2020-2021高考化学综合题专题复习【铜及其化合物推断题】专题解析含详细答案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2020-2021高考化学综合题专题复习【铜及其化合物推断题】专题解析含详细
答案
一、铜及其化合物
1.A 为金属单质,B 、C 、D 、E 四种均为含有氯元素的物质,它们存在如图转化关系(部分产物已略去,有的反应在溶液中进行)。
请回答:
(1)A 是_____________,C 是_____________。
(均用化学式表示)
(2)写出实验室制备 D 的化学方程式:_____________。
(3)写出用 B 溶液与 Cu 反应制作印刷电路板的离子方程式:_____________。
(4)设计实验方案,检验 C 溶液中的金属阳离子:_____________
【答案】Fe FeCl 2 MnO 2+4HCl(浓)=∆
MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O Cu+2Fe 3+═Cu 2++2Fe 2+ 取C 溶液于试管中,向其中滴加KSCN 溶液,溶液不变色,再滴加氧化剂(如氯水、双氧水)后溶液显血红色,说明含有Fe 2+,或者取样滴加用铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀产生,则含有Fe 2+
【解析】
【分析】
A 为金属单质,
B 、
C 、
D 、
E 四种均为含有氯元素的物质,根据转化关系可知,A 为变价金属,且B 与A 反应生成C ,则A 为Fe ,D 为Cl 2,B 为FeCl 3,C 为FeCl 2,A 与E 反应生成C(FeCl 2),结合(3)“用B 溶液与Cu 反应制作印刷电路板”可知,E 为HCl ,据此解答。
【详解】
(1)根据分析可知,A 为Fe ,C 为FeCl 2,
故答案为:Fe ;FeCl 2;
(2)实验室中通过加热浓盐酸与二氧化锰制取氯气,该反应的化学方程式为:MnO 2+4HCl(浓)=∆MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O ,
故答案为:MnO 2+4HCl(浓)=∆MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O ;
(3)B 为FeCl 3,Cu 与氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜,该反应的离子方程式为:Cu+2Fe 3+═Cu 2++2Fe 2+,
故答案为:Cu+2Fe 3+═Cu 2++2Fe 2+;
(4)C 为FeCl 2,其阳离子为Fe 2+,检验Fe 2+的方法为:取C 溶液于试管中,向其中滴加KSCN 溶液,溶液不变色,再滴加氧化剂(如氯水.双氧水)后溶液显血红色,说明含有Fe 2+,或者取样滴加用铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀产生,则含有Fe 2+,
故答案为:取C 溶液于试管中,向其中滴加 KSCN 溶液,溶液不变色,再滴加氧化剂(如氯水.双氧水)后溶液显血红色,说明含有Fe 2+,或者取样滴加用铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀产生,则含有Fe 2+。
2.有关物质的转化关系如下图所示(反应条件已略去)。
已知:A为紫红色金属,B是强酸,E能使品红溶液褪色,F是海水的主要成分,H是一种难溶于水的白色固体,摩尔质量为99.5 g·mol-1,I溶液呈黄色,工业上可作为印刷电路板蚀刻液。
请回答下列问题:
(1)H的化学式为_____。
(2)F的电子式为_____。
(3)写出反应①的化学方程式_____。
(4)写出反应③的离子方程式_____。
【答案】CuCl Cu + 2H 2SO4(浓)CuSO4 + SO2↑ + 2H2O CuCl + Fe3+ = Fe2+ + Cu2+ + Cl-
【解析】
【分析】
A为紫红色金属,则应为Cu,B是强酸,E能使品红溶液褪色,则B是浓硫酸,E为
SO2,反应①为Cu与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,F是海水的主要成分,F为NaCl,H是一种难溶于水的白色固体,摩尔质量为99.5 g·mol-1,则H应为CuCl,I溶液呈黄色,工业上可作为印刷电路板蚀刻液,则I为FeCl3溶液,以此解答该题。
【详解】
(1)根据以上分析,H的化学式为CuCl,
因此,本题正确答案是:CuCl;
(2)根据以上分析,F为NaCl,则F的电子式为,
因此,本题正确答案是:;
(3)根据以上分析,反应①为Cu与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,则反应的化学方程式Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4 + SO2↑ + 2H2O,
因此,本题正确答案是:Cu + 2H 2SO4(浓)CuSO4 + SO2↑ + 2H2O;
(4)根据以上分析,反应③为氯化亚铜和氯化铁溶液发生的氧化还原反应,反应的离子方程式为:CuCl + Fe3+ = Fe2+ + Cu2+ + Cl-,
因此,本题正确答案是:CuCl + Fe3+ = Fe2+ + Cu2+ + Cl-。
3.下图的各方框表示有关的一种反应物或生成物(某些物质已经略去),其中常温下A、C、D为无色气体,C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)写出下列各物质的化学式:
X:________;F:_______。
(2)写出下列变化的反应方程式:
A→D:____________________;
C→E:_________________。
【答案】NH4HCO3或(NH4)2CO3NO22Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O24NH3+5O2 4NO+6H2O
【解析】
【分析】
C为无色气体且C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,故C为氨气;A为无色气体,A能与过氧化钠反应生成气体D,则A为二氧化碳、D为氧气;C与D在催化剂作用下产生E,则E为一氧化氮;E与D进一步反应产生F,则F为二氧化氮;G在稀释时与铜反应产生E,在浓溶液时产生F,故G为硝酸;二氧化氮与水反应产生硝酸,故B为水。
【详解】
由分析可知,A为二氧化碳,B为水,C为氨气,D为氧气,E为一氧化氮,F为二氧化氮,G为硝酸。
X分解产生二氧化碳、水和氨气,故根据质量守恒定律并结合相关物质的性质可知,X可能为NH4 HCO3或(NH4)2CO3。
(1)X为NH4 HCO3或(NH4)2CO3;F:NO2;
(2)A→D的化学方程式为:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;
C→E的化学方程式为:4NH3+5O2 4NO+6H2O。
4.铜器久置于空气中会和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生“绿锈”,该“绿锈”俗称“铜绿”,化学式为[Cu2(OH)2CO3],“铜绿”能跟酸反应生成铜盐和CO2、H2O。
某同学利用下述系列反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。
铜铜绿A Cu(OH)2B Cu
(1)从三种不同分类标准回答,“铜绿”属于哪类物质?____、____、___。
(2)请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式________。
(3)写出B的化学式___________。
(4)上述转化过程中属于化合反应的是________,属于分解反应的是________。
【答案】铜盐碳酸盐碱式盐 Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑ CuO ①
④
【解析】
【分析】
(1)根据物质的分类方法结合物质的俗称和物质组成进行解答;
(2)反应②为碱式碳酸铜和盐酸反应,生成氯化铜、水和二氧化碳;
(3)Cu(OH)2分解生成CuO;
(4)依据化合反应概念和分解还原反应的概念判断.
【详解】
(1)铜绿是碱式碳酸铜的俗称,含有铜元素,其分子式为[Cu2(OH)2CO3],其阳离子不为氢离子,阴离子不全为氢氧根,故不是酸不是碱,可为铜盐,含有碳酸根离子,为碳酸盐,同时又含有氢氧根,也为碱式盐,故答案为:铜盐;碳酸盐;碱式盐;
(2)碱式碳酸铜和盐酸反应,生成氯化铜、水和二氧化碳,化学方程式为:
Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑;
(3)Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,故答案为:CuO;
(4)在反应过程中:铜→①铜绿→②A→③Cu(OH)2→④B→⑤Cu;铜→①铜绿发生了化合反应;
铜绿→②是A跟酸反应生成铜盐及CO2、H2O,A为铜盐是复分解反应;
A→③Cu(OH)2是铜盐和碱反应生成氢氧化铜沉淀,是复分解反应;
Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,是分解反应;
B→⑤Cu是氧化铜和氢气反应生成铜和水,是置换反应;
故答案为:①;④.
5.Fe2O3和Cu2O都是红色粉末,常用作颜料。
某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末的成分,该粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。
探究过程如下:
查阅资料:Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4(Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O),在空气中加热生成CuO。
提出假设假设1:红色粉末是Fe2O3 假设2:红色粉末是Cu2O 假设3:红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。
设计探究实验取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立,则实验现象是___。
(2)若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红,则证明原固体粉末是____,写出发生反应的离子方程式(题目上已出现的可以不写)___、___。
【答案】固体完全溶解,溶液呈血红色 Fe2O3和Cu2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
【解析】
【分析】
(1)Fe3+遇到KSCN溶液呈红色;
(2)若固体全部溶解,则一定存在Fe2O3和Cu2O,根据物质的相关性质书写反应的有关离子方程式。
【详解】
(1)若假设1成立,则固体完全溶解,所得溶液中含有Fe3+,遇到KSCN溶液呈红色;
(2)固体全部溶解,则一定存在Fe2O3和Cu2O,因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4,而
H2SO4不能溶解Cu,所以混合物中必须有Fe2O3存在,使其生成的Fe3+溶解产生的Cu,涉及反应的有关离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。
6.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。
CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。
以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①中得到的氧化产物是_________,溶解温度应控制在60~70度,原因是
__________。
(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。
(3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是_________(写名称)。
(4)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是______________________________。
(5)步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。
工业上常用的固液分离设备有
__________(填字母)
A.分馏塔B.离心机C.反应釜D.框式压滤机
(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于若两的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a mol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数为__________。
【答案】CuSO4或Cu2+温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解 2Cu2++SO32-+2Cl-
+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+硫酸醇洗有利加快去除CuCl表面水分,防止其水解氧化)B、D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)海绵铜的主要成分是Cu与CuO,溶解所需试剂中有硝酸铵、水、硫酸,则Cu被氧化为铜离子;在稀溶液中,硝酸根离子作氧化剂,硫酸没有氧化性,作酸性介质,因此Cu2+和NH4+都会变成对应的硫酸盐。
(2)步骤③反应后过滤,说明反应中有沉淀产生,则该沉淀为CuCl沉淀,结合硫酸铵的回收,可知步骤③发生的离子反应为:2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+;
(3)盐酸中含有较多氯离子,可能溶解CuCl沉淀,不合适;硝酸具有氧化性,会氧化CuCl沉淀,不合适;三大强酸中只有稀硫酸合适。
(4)CuCl难溶于醇和水,潮湿空气中易水解氧化,而水与醇互溶,所以醇洗不能省略的原因是醇的沸点低,可加快去除CuCl表面水分,防止其水解氧化,也有利于后面的烘干步骤。
(5)用于分离固体和液体的设备与实验室中的过滤的原理是相似的。
A、分馏塔是用于分离互溶的液体的设备,错误;B、离心机可利用离心力的作用使液体中的固体沉降,达到固液分离的目的,正确;C、反应釜为发生反应的设备,错误;D、框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出,达到固液分离的目的,正确,答案选BD;
(6)根据题意,CuCl与K2Cr2O7发生氧化还原反应,K2Cr2O7被还原为Cr3+,则bmL、a mol/L K2Cr2O7溶液发生反应时,转移电子的物质的量是ab×10-3×2×3mol=6ab×10-3mol,+1价Cu会被氧化为Cu2+,根据得失电子守恒,则CuCl的物质的量是6ab×10-3mol,则样品中CuCl的质量分数是(6ab×10-3mol×99.5g/mol)/mg×100%=0.597ab/m×100%。
7.某学生探究小组将一批废弃的电子线路板简单处理后,得到含71%Cu、20%Al、5%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线:
已知:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
回答下列问题:
(1)滤渣1的主要成分为___。
(2)第②步加入H2O2目的是将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式为___;使用H2O2作为氧化剂的优点是___。
(3)用第③步所得CuSO4·5H2O晶体加热制备无水CuSO4的瓷质主要仪器___。
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:
上述三种方案中,可行方案是___,其中不可行方案的原因是___。
【答案】Pt、Au H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O 不引入新杂质且产物无污染蒸发皿乙甲
【解析】
【分析】
(1).滤渣1成分应为Pt,Au,性质稳定不与浓硝酸和稀硫酸反应。
(2).H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,同时其被还原为H2O。
产物无污染无需后续处理。
(3).蒸发结晶过程会用到主要仪器蒸发皿属于瓷质。
(4).滤液1加H2O2是为了将溶液中Fe2+→Fe3+,然后通过加NaOH调PH值使Al3+和Fe3+沉淀,这样才能使滤液2只含Cu2+。
而滤渣2成分为Fe(OH)3和Al(OH)3,所以在制取
Al2(SO4)3·18H2O时要考虑除去Fe3+影响。
【详解】
(1).Pt,Au都属于化学性质稳定的金属,所以滤渣1含Pt和Au,答案为Pt、Au。
(2).根据分析,H2O2氧化Fe2+的离子方程式为H2O2 +2Fe2++2H+=2Fe3+ +2H2O,反应产物只有H2O和Fe3+,没有引入新杂质且无污染。
答案为H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O,不引入新杂质且产物无污染。
(3).由分析可知为蒸发皿,答案为蒸发皿。
(4).根据分析,滤渣2如果采用甲方案处理无法除去Fe3+,最终获得产物会含有杂质
Fe2(SO4)3成分。
如果采用乙方案,加适量Al粉可以置换出Fe同时生Al3+。
丙方案加入NaOH溶解Al(OH)3然后过滤,可排除Fe3+影响,但对比方案乙其原子利用率不高。
故答案为乙,甲。
8.为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图1实验流程,用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体请回答:
(1)写出步骤Ⅰ反应的离子方程式: ______ 。
(2)试剂X是 ______。
步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是 ______。
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A 中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少.为了避免固体C减少,可采取的改进措施是 ______。
(4)由溶液E到绿矾晶体(FeSO4•7H2O),所需操作是 ______ 、 ______ 、 ______ 、洗
(5)用固体F制备CuSO4溶液,可设计如图3三种途径:写出途径①中反应的离子方程式______ ,请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由 ______ 。
【答案】2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑稀硫酸过滤在a、b之间添加盛放饱和NaHCO3溶液的洗气瓶蒸发浓缩冷却结晶过滤 3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 途径②最佳,理由是原料利用率高,环境污染小
【解析】
【分析】
金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铝可与氢氧化钠反应,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体流程为:合金中铝、氧化铝与氢氧化钠反应,所得滤液A为NaAlO2溶液,经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,反应可生成氢氧化铝固体C,生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl3,得到的AlCl3较纯净;溶液D为碳酸氢钠溶液;
滤渣B为Fe和Cu的化合物,加入足量稀硫酸,得到的滤液E为FeSO4,经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾,滤渣F为Cu,可用于制备胆矾,以此解答本题。
【详解】
(1)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,金属铝和氢氧化钠反应,金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,即2Al+2OH−+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2OH−+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,金属铜和稀硫酸之间不反应,但是金属铁可以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气,进而制的绿矾晶体,步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固体和液体的分离操作,应该是过滤,
故答案为:稀硫酸;过滤;
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中。
一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,
故答案为:在a、b之间添加盛放饱和NaHCO3溶液的洗气瓶;
(4)溶液E为FeSO4溶液,得到绿矾晶体(FeSO4•7H2O)的操作为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,
故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;过滤;
(5)金属铜可以和稀硝酸之间反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,即3Cu+2NO3-
+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,该过程原料利用率高,且环境污染小,所以途径②最佳,
故答案为:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;途径②最佳,理由是原料利用率高,环境
9.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。
工业上采用如下工艺流程,从某酸性废液(主要含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-中制备氯化亚铜。
请回答下列问题:
(1)出步驟①中发生的两个主要反应的离子方程式:___。
(2)步骤②的操作名称是____。
(3)步骤④中所加物质X为_____。
(4)步骤⑤的操作是_____。
(5)步骤⑥应调节溶液pH呈酸性,且用乙醇洗涤CuCl晶体,目的是____。
(6)在CuCl的生成过程中,可以循环利用的物质是____。
【答案】Cu2++Fe=Cu +Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2H+=Fe2++H2↑过滤、洗涤 CuO(或
Cu(OH)2等)在HCl气流中蒸发结晶减少CuCl的损失硫酸(或H2SO4)
【解析】
【分析】
酸性废液中含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-,加入过量铁粉,Cu2+、Fe3+、 H+都能发生反应,反应的离子方程式为:Cu2++ Fe = Cu+ Fe2+,Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+,Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑,反应后所得的固体a为Cu与过量的Fe,加入足量稀盐酸,Fe溶解为Fe2+,此时溶液过滤可得固体b,固体b为Cu,加入浓硫酸可得SO2和硫酸铜,所得SO2与Cu2+再反应制备CuCl,据此分析。
【详解】
(1)铁是活泼的金属,能与铁离子、铜离子以及氢离子反应,则步骤①中发生的两个主要反应的离子方程式为Cu2++ Fe = Cu+ Fe2+、Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+或 Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑;
(2)置换出的铜以及剩余的铁需要通过过滤从溶液中分离出来,再进行洗涤;
(3)要得到氯化铜溶液,则需要除去铜离子,因此步骤④中所加物质X为CuO或Cu (OH) 2或CuCO3等;
(4)由于铜离子水解,所以步骤⑤的操作是在HCl气流中蒸发结晶;
(5)由于氯化亚铜不溶于乙醇,因此用乙醇洗涤CuCl晶体的目的是减少CuCl的损失;(6)由于最终还有硫酸生成,因此在CuCl的生成过程中,可以循环利用的物质是硫酸。
【点睛】
本题为工艺流程题,为高考热点和难点,设计物质的分离、物质的制备,明确物质的性质是解题关键,注意物质性质的理解应用,易错点为(4)由于铜离子水解,所以步骤⑤的操作是在HCl气流中蒸发结晶。
10.工业上可以从电解铜的阳极泥中提取很多重要物质,其工艺流程如下:
已知:①阳极泥的主要化学成分,如表所示:
主要成分Cu Ag Au Se Te
百分含量/%23.4 12.1 0.9 6.7 3.1
②温度和硫酸浓度对阳极泥中各组分浸出率的影响,如表所示:
固定浸出温度固定H2SO4浓度
H2SO4浓度/ mol·L-1浸出率/%浸出温度
/℃
浸出率/%
Cu Ag Au Se Te Cu Ag Au Se Te
495.1 4.67 <0.2 0.83 8.933087.1 4.58 <0.2 0.08 6.83 394.5 4.65 <0.2 0.28 6.904094.5 4.65 <0.2 0.28 6.90 278.1 2.65 <0.2 0.05 2.855096.1 5.90 <0.2 0.64 8.73
(1)步骤I的主要目的为浸出铜,发生的主要反应的化学方程式为__________;分析表2数据,可知步骤I最适合的条件为______________。
(2)步骤II中,加入Cu粉的目的是除去滤液中含碲的离子,加入NaCl的目的为________。
(3)步骤III的操作方法为___________。
(4)步骤IV中,反应温度为75℃。
加入H2O2溶液作用为______________;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因为_____________。
(5)步骤VI中所发生反应的化学方程式为_______。
(6)步骤VII中,碱性环境下电解Na2TeO3溶液可得Te实现,阴极的电极反应式为_____。
【答案】2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O 硫酸浓度3 mol·L-1、浸出温度40℃除去滤液中的Ag+加热浓缩(蒸发)、冷却结晶、过滤氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中增加硒和碲的浸出率、H2O2会有部分分解 Na2SeO3+2Na2SO3+2HCl=Se+2Na2SO4+
2NaCl+H2O TeO32—+4e-+3H2O=Te+6OH-
【解析】
【分析】
(1)根据阳极泥的成分和流程图,及题目要求,主要反应是铜与硫酸及空气中氧气的反应,配平方程式即可;根据题目中所给表格②中数据分析,综合考虑浸出率和经济性等原则得出结论;
(2)步骤Ⅱ中,加入NaCl的目的显然是使Ag+转化为氯化银沉淀而除去;
(3)使结晶水合物从溶液中结晶析出的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等;
(4)步骤Ⅳ中,反应温度为75℃.加入H2O2溶液的作用为氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因是:从速率及平衡角度考虑,可增加硒和碲的浸出率,H2O2会有部分分解,有损失;
(5)根据流程图中的反应物和生成物,配平方程式即可;
(6)根据反应物Na2TeO3和生成物Te,结合碱性条件,阴极应发生还原反应,根据守恒即可写出其电极反应式。
【详解】
(1)根据阳极泥的成分和流程图及题目要求,主要反应是铜与硫酸及空气中氧气的反应,反应的方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;根据题目中所给表格②中数据分析,可知当硫酸浓度为2 mol•L-1、浸出温度30℃时浸出率太低,硫酸浓度为3 mol•L-1、浸出温度40℃时浸出率已较高,再增大浓度和升温对浸出率影响不大,但会浪费试剂和能源;故可知步骤I最适合的条件为:硫酸浓度3 mol•L-1、浸出温度40℃;
(2)步骤Ⅱ中,加入NaCl的目的显然是使Ag+转化为氯化银沉淀而除去;
(3)使结晶水合物从溶液中结晶析出的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等;
(4)硒和碲不溶于水,步骤Ⅳ中,反应温度为75℃.加入H2O2溶液的作用为氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因是:从速率及平衡角度考虑,可增加硒和碲的浸出率;H2O2会有部分分解;
(5)根据流程图中的反应物和生成物,根据得失电子守恒、原子守恒,反应的方程式为
Na2SeO3+2Na2SO3+2HCl=Se+2Na2SO4+2NaCl+H2O;
(6)根据反应物Na2TeO3和生成物Te,结合碱性条件,阴极应发生还原反应,根据守恒即可写出其电极反应式TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。