时,发生Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+Cu2+===Fe2++Cu,且Cu2+部分转化成Cu,根据铁元素守恒,溶液中Fe2+的物质的量为(b+a)mol,根据反应方程式,求出n(Cu2+)=(
-b)mol,因此n(Cu2+)∶n(Fe2+)=(
-b)∶(b+a),故D项说法正确。
11.铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。
某学习小组取0.98g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体加热,有铜的氧化物生成,其质量随温度变化如图甲所示;另外,某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素的质量的关系曲线,如图乙所示。
则下列分析正确的是( )
A.图甲中a点和b点对应物质的化学式分别为Cu2O和CuO
B.图甲整个过程中共生成0.26g水
C.图乙三条曲线中,表示CuO和其中所含Cu元素质量关系的曲线是A
D.图甲中,a到b的过程中有0.01mol电子发生了转移
答案 D
解析 0.98gCu(OH)2的物质的量为0.01mol,若全部生成CuO,则质量为0.01mol×80g·mol-1=0.80g,所以a点对应的物质是CuO;若全部生成Cu2O,则质量为0.005mol×144g·mol-1=0.72g,所以b点对应的物质是Cu2O,A项错误;根据化学方程式Cu(OH)2
CuO+H2O、4CuO
2Cu2O+O2↑可知,生成水的物质的量为0.01mol,质量为0.01mol×18g·mol-1=0.18g,B项错误;CuO和其中所含Cu元素的质量关系(以CuO的质量为10g计算)为:
CuO ~ Cu
80 64
10g 8g
观察图乙可知,B曲线符合上述质量关系,表示的是CuO,C项错误;根据反应方程式4CuO
2Cu2O+O2↑可知,a到b的过程中有0.01mol电子发生了转移,D项正确。
二、非选择题
12.摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]是一种重要的化工原料,可用于制取纳米Fe3O4和草酸合铁酸钾等。
(1)取一定质量摩尔盐样品与过量NaOH溶液反应。
①根据生成气体的体积计算得到摩尔盐的纯度小于实际值,其原因是_________________。
②向所得Fe(OH)2沉淀中加入NaNO2溶液可制得纳米Fe3O4,同时产生NO。
该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)摩尔盐经氧化后与KOH和H2C2O4反应可得到草酸合铁酸钾[KaFeb(C2O4)c·dH2O],其中Fe元素化合价为+3。
为了确定草酸合铁酸钾的组成,准确称取4.910g样品在氮气气氛下加热,固体样品的剩余质量随温度的变化如图所示。
已知:
a.120℃时已完全失去结晶水。
b.200~580℃分解产生的CO和CO2恢复至标准状况下体积为1.008L。
c.580℃以上残留固体为FeO和K2CO3的混合物。
根据以上实验数据计算草酸合铁酸钾中的n(Fe3+):
n(C2O
)(写出计算过程)。
答案
(1)①氨气极易溶于水,溶液中有部分氨气没有逸出 ②3Fe(OH)2+2NO
===Fe3O4+2NO↑+2OH-+2H2O
(2)根据元素守恒得到分解产生的气体为CO和CO2,n(CO)+n(CO2)=
=4.5×10-2mol,2n(C2O
)=n(K2CO3)+n(CO)+n(CO2)=n(K2CO3)+4.5×10-2mol,n(Fe3+)×72g·mol-1+
n(K+)×138g·mol-1=2.79g,3n(Fe3+)+n(K+)=2×[
n(K+)+4.5×10-2mol]×
,解得:
n(Fe3+)=1×10-2mol,n(K+)=3×10-2mol,n(C2O
)=3×10-2mol,n(Fe3+)∶n(C2O
)=1×10-2mol∶3×10-2mol=1∶3。
解析
(1)①摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]与氢氧化钠反应生成氨气,氨气极易溶于水,溶液中有部分氨气没有逸出,因此根据生成气体的体积计算得到摩尔盐的纯度小于实际值。
②Fe(OH)2沉淀中加入NaNO2溶液可制得纳米Fe3O4,同时产生NO,反应的离子方程式为3Fe(OH)2+2NO
===Fe3O4+2NO↑+2OH-+2H2O。
13.绿矾被广泛用于医药和工业领域,工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示,根据题意回答下列问题:
方法一:
利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾
(1)试剂a和试剂b分别是________________________,操作1的名称是________。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中,可以将CuFeS2氧化成硫酸盐,写出该反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法二:
利用工业废铁屑制取绿矾
(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是_________________________________________________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有______________________________________________。
(5)通过检验CO
来判断操作Ⅰ是否洗涤干净,检验的方法是___________________________
_______________________________________________________________________________。
答案
(1)稀H2SO4、铁粉 过滤
(2)4CuFeS2+17O2+2H2SO4===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O
(3)除去油污 (4)烧杯、玻璃棒、漏斗
(5)取少量最后一次的洗涤液于试管中,滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则已经洗涤干净;若有白色沉淀生成,则未洗涤干净
解析
(1)由流程图可知滤渣2为Fe(OH)3,而目标产物为绿矾(FeSO4·7H2O),所以试剂a为稀H2SO4,起溶解作用,b为铁粉,起还原作用;由流程图可知操作1为过滤,其作用为除去过量的铁粉。
(2)由题意可知,在细菌的作用下,氧气氧化黄铜矿的反应方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO4===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O。
(3)CO
水解时使溶液呈碱性,可以除去油污。
(4)因为操作Ⅰ为过滤与洗涤,所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
14.CuCl是有机合成中常用的一种催化剂,在乙醇中溶解度较小。
实验室可用氯化铜溶液、铜粉、浓盐酸反应制备,其反应原理和流程为
CuCl2+Cu+2HCl2HCuCl2(无色)
2CuCl↓(白色)+2HCl
已知反应过程中可能存在的副反应有:
CuCl+H2O===CuOH+HCl
(1)“反应”步骤中加入氯化钠的目的是____________________________________________。
(2)用乙醇洗涤产品的原因,一是__________________,二是________________。
(3)“反应”步骤中往往使用过量的浓盐酸,其主要目的是______________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)CuCl在潮湿的环境中易被氧化为Cu2(OH)3Cl,反应的化学方程式为________________。
(5)若实验时用到3mL0.5mol·L-1CuCl2溶液,最终得到产品0.21g,则该实验的产率为________________________________________________________________________________
____________________________________(列出算式并计算出结果,结果保留小数点后两位)。
答案
(1)增大Cl-浓度,有利于生成HCuCl2
(2)减少洗涤过程中的产品损失 乙醇的沸点低,既可缩短烘干时间,又能降低能耗
(3)抑制“稀释”过程中CuCl的水解(或抑制CuCl的水解)
(4)4CuCl+4H2O+O2===2Cu2(OH)3Cl+2HCl
(5)
×100%≈70.35%
解析
(1)从平衡移动角度考虑,增大Cl-浓度,有利于平衡正向移动,增大反应物的转化率。
(2)氯化亚铜在乙醇中的溶解度小,使用乙醇洗涤可减少产品损失。
乙醇的沸点低,易挥发,“烘干”可以在较低温度下进行,不但可以缩短时间,还可以节约能源。
(3)根据勒夏特列原理,盐酸能抑制氯化亚铜的水解。
(4)根据元素守恒可知,反应中需要水,生成物中含有HCl。
(5)根据题目所给的方程式可知CuCl2~2CuCl,结合提供数据求得理论上应生成产品的质量,进一步可以计算出产率。