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1、課時39 常見物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與制備
能力摸底 課前熱身
1. 由冰銅(mCu2O·nFeS)冶煉得到粗銅,再以粗銅為原料制純銅的流程如下:
請回答下列問題:
(1)氣體X是 。
(2)某研究性學(xué)習(xí)小組用熔渣Y與CO反應(yīng)來制取Fe。
①請按氣流由左到右的方向連接下列各裝置,順序為A→ 。
②裝置C的作用是 。
③在點燃D處的酒精燈前,應(yīng)進(jìn)行的操作是 。
(3)熔渣Y中鐵元素的價態(tài)有+2價和+3價,根據(jù)限選試劑,設(shè)計實驗方案驗證熔渣Y中有+2價鐵元素存在,寫出有關(guān)實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。
限選試
2、劑:3 mol·L-1H2SO4、6 mol·L-1HNO3、3%H2O2、0.01 mol·L-1KMnO4、20%KSCN。
。
(4)寫出泡銅冶煉粗銅反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(5)根據(jù)限選材料在下邊的方框中畫出用粗銅提煉純銅的裝置圖,并進(jìn)行必要的標(biāo)注。
限選材料:FeSO4(aq)、CuSO4(aq)、粗鐵、純鐵、粗銅、純銅、燒杯、直流電源、導(dǎo)線。
[答案] (1)SO2
(2)E→B→C→D?、诔ノ矚庵械腃O2?、蹤z驗CO(尾氣)的純度
(3)①取少量熔渣Y
3、于試管中,加入適量(經(jīng)加熱煮沸除氧)3 mol·L-1H2SO4溶液,加熱充分溶解,反應(yīng)后得A溶液。②取少量A溶液,滴加12滴0.01 mol·L-1KMnO4溶液,振蕩,若溶液的紫紅色褪去,則說明熔渣Y中有+2價鐵元素存在
(4)3Cu2O+2Al6Cu+Al2O3
(5)
[解析]: (1)根據(jù)原子守恒規(guī)則,冰銅(mCu2O·nFeS)在空氣中焙燒會產(chǎn)生二氧化硫。
(2)按照實驗原理進(jìn)行組裝裝置,裝置C的作用是吸收實驗過程中的尾氣二氧化碳。在點燃可燃性氣體之前都要驗純。
(3)驗證熔渣Y中有+2價鐵元素存在,先用硫酸溶解后,再用KMnO4溶液檢驗,由于兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng),使KM
4、nO4溶液的紫紅色褪去。
(4)該反應(yīng)為鋁熱反應(yīng),反應(yīng)類型為置換反應(yīng)。
(5)根據(jù)電鍍原理完成該電解池的設(shè)計,粗銅作陽極,精銅作陰極。
2. (1)下圖為實驗室制備、收集少量HCl的裝置。
①制備HCl所用藥品為濃硫酸和濃鹽酸,則甲的最佳裝置應(yīng)選用下圖中的 (填字母)。
②請解釋能用濃硫酸和濃鹽酸制備HCl氣體的原因: 。
③裝置丙用來吸收過量的HCl氣體,為防止倒吸,則燒杯中應(yīng)該裝入水和 (填試劑)。
(2)以下為苯的取代反應(yīng)的探究實驗。
①按上圖所示的裝置圖連接好各儀器。
②檢驗裝置的氣密性。
5、
③在A中加入適量的苯和液溴的混合液體,在B中加入少量鐵粉,塞上橡皮塞,打開K1,開始進(jìn)行反應(yīng),放入適量混合液后,關(guān)閉K1。寫出B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。裝置C的作用是 。
④反應(yīng)結(jié)束后,用試管取少量D中的溶液,加入 (描述所加試劑和產(chǎn)生的現(xiàn)象),則證明B中的取代反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生。
⑤分離出B中的液態(tài)有機物,其中含有苯、溴和溴苯,欲按下圖方案精制溴苯。其中試劑為 ,操作名稱為 。
[答案] (1)①c ②濃硫酸具有強吸水性,吸收了濃鹽酸中的水,同時放出大量的熱,促進(jìn)了HCl氣體的揮發(fā),所以可以用濃硫
6、酸和濃鹽酸制備HCl氣體 ③CCl4
(2)③ 吸收溴和苯的蒸氣?、苌倭緼gNO3溶液,如果有淡黃色沉淀生成?、軳aOH溶液(或NaSO3溶液) 分餾(或蒸餾)
[解析]: (1)制備HCl所用藥品采用濃硫酸和濃鹽酸,原理為濃硫酸滴入到濃鹽酸中,利用濃硫酸的吸水性使得濃鹽酸揮發(fā)出HCl,故選用的裝置為c;裝置丙用來吸收過量的HCl氣體,為防止倒吸,則燒杯中應(yīng)該裝入水和四氯化碳。
(2)③苯與溴水發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯和溴化氫,裝置C中裝有CCl4的作用是吸收溴和苯的蒸氣;④反應(yīng)結(jié)束后,D中的溶液中含有HBr,檢驗的方法是加入少量AgNO3溶液,如果有淡黃色沉淀生成,則證明B中的取代反應(yīng)已經(jīng)
7、發(fā)生。⑤B中的液態(tài)有機物,其中含有苯、溴和溴苯,精制溴苯需要用NaOH溶液除去溴,然后采用分餾的方法分離溴苯、水溶液和苯。
3. 為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用,甲同學(xué)設(shè)計的實驗方案如下:
請回答:
(1)綠礬的化學(xué)式為 。
(2)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式: ,反應(yīng)②生成沉淀的離子方程式為 。
(3)為了檢測濾液D中含有的金屬離子,可設(shè)計實驗方案(試劑自選): 。
(4)在濾渣B中滴加稀硫酸時,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率比一般的鐵粉反應(yīng)要快,其原因是 。
8、
(5)若考慮綠色化學(xué)工藝,在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體,試劑Y為無色液體,則反應(yīng)④的總化學(xué)方程式為 ;若不考慮綠色化學(xué)工藝,所選試劑Y為1 mol·L-1硝酸,欲使3 mol Cu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質(zhì)僅為CuSO4,則需該硝酸的體積為 L。
[答案] (1)FeSO4·7H2O
(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC[或2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C]
(3)用試管取少量濾液D,向濾液中滴加KSCN(或NaSCN或NH4SCN)溶液無明顯現(xiàn)象,再滴
9、入氯水(或H2O2溶液或通入Cl2),若變成血紅色,則溶液中存在Fe2+
(4)銅、鐵與稀硫酸形成了原電池
(5)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O 2
[解析]: (2)鋁與燒堿溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,生成的NaAlO2溶于水中,鐵和銅不與氫氧化鈉溶液反應(yīng),在濾渣B中。
(3)濾液D中,主要是鐵與硫酸反應(yīng)后的產(chǎn)物硫酸亞鐵和剩余的硫酸,檢驗亞鐵離子的方法是:用試管取少量濾液D,向濾液中滴加KSCN(或NaSCN或NH4SCN)溶液無明顯現(xiàn)象,再滴入氯水(或H2O2溶液或通入Cl2),若變成血紅色,則溶液中存在Fe2+。
(4
10、)濾渣中的銅、鐵、稀硫酸形成了原電池,加快了化學(xué)反應(yīng)速率。
(5)根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理,反應(yīng)物有銅、硫酸,產(chǎn)物有硫酸銅,可知該反應(yīng)發(fā)生了氧化還原反應(yīng),銅化合價升高,作還原劑,還缺少氧化劑,若考慮綠色化學(xué)工藝,試劑Y為無色液體,可知應(yīng)該為H2O2。
由電子守恒可以得出,CuCuSO4,3 mol銅參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移了6 mol電子;HNO3NO,可知硝酸需要2 mol,或由反應(yīng)方程式為3Cu+2HNO3+3H2SO43CuSO4+2NO↑+4H2O可計算出。
4. 某科研小組以難溶性鉀長石(K2O·Al2O3·6SiO2)為原料,提取Al2O3、K2CO3等物質(zhì),工藝流程如下:
(1
11、)煅燒過程中有如下反應(yīng)發(fā)生:
①鉀長石中的硅元素在CaCO3作用下轉(zhuǎn)化為CaSiO3,寫出SiO2轉(zhuǎn)化為CaSiO3的化學(xué)方程式: 。
②鉀長石中的鉀元素和鋁元素在Na2CO3作用下轉(zhuǎn)化為可溶性的NaAlO2和KAlO2,寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2的化學(xué)方程式: 。
(2)已知NaAlO2和KAlO2易發(fā)生如下水解反應(yīng):Al+2H2OAl(OH)3+OH-
“浸取”時應(yīng)保持溶液呈 (填“酸”或“堿”)性?!敖 睍r不斷攪拌的目的是 。
(3)“轉(zhuǎn)化”時加
12、入NaOH的主要作用是 (用離子方程式表示)。
(4)上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是 、 和水。
[答案] (1)①CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑?、贜a2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑
(2)堿 提高浸取速率
(3)HC+OH-H2O+C
(4)Na2CO3 CO2
[解析]: (1)①課本上玻璃窯中發(fā)生的反應(yīng)之一就是SiO2轉(zhuǎn)化為CaSiO3的反應(yīng),化學(xué)方程式為CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑;②反應(yīng)物是Na2CO3、Al2O3,生成物是NaAlO2,根據(jù)質(zhì)量守恒可以寫出:Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑。
(2)為了抑制NaAlO2和KAlO2的水解,“浸取”時應(yīng)保持溶液呈堿性;“浸取”時不斷攪拌的目的是提高浸取速率。
(3)從流程圖可以看出通入過量二氧化碳沉淀時生成了NaHCO3,“轉(zhuǎn)化”時加入NaOH的主要作用是使碳酸氫根轉(zhuǎn)化成碳酸根。
(4)從流程圖可以看出煅燒時生成的CO2,最后生成的Na2CO3都是反應(yīng)需要的物質(zhì),所以可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是Na2CO3、CO2。