(注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃)
(1)电解精炼银时,阴极反应式为 ;滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。 (2)固体混合物B的组成为 ;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式: CuO + Al2O3 CuAlO2 + ↑
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2,至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。
(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。
解析:(1)仿照精炼铜的原理可以确定粗银做阳极:Ag—e= Ag,纯银做阴极: Ag+e= Ag。 滤渣A中的金属与稀硝酸反应生成无色的NO,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2:2NO+O2=2 NO2。(2)结合信息和流程图分析可知:硫酸铜、硫酸铝固体与稀氢氧化钠反应生成氢氧化铜和氢氧化铝,煮沸时氢氧化铜分解为CuO,氢氧化铝不分解,所以B应该为CuO
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和Al(OH)3,若NaOH过量,两性氢氧化物Al(OH)3就会溶解:Al(OH)3+OH= AlO+2H2O。(3)依据题给反应物和生成物可以判断:CuO转化为CuAlO2,铜元素化合价由+2下降为+1,CuO做氧化剂,所以生成的物质还应有氧气(化合价-2→0),根据氧化还原反应反应得失电子守恒可配平反应:4CuO+2Al2O3=
4CuAlO2+O2↑(4)银铜合金中的铜的物质的量n(Cu)
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+
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,根据元素守恒可得生成的CuAlO2也是50.0mol,依据方CuAlO2
中的Cu和Al个数关系及Al原子个数守恒可得,n[Al2(SO4)3]= 25.0 mol,则需要硫酸铝溶液的体积是25.0L。(5)用溶液制备带结晶水的晶体的一般操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
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答案:(1)Ag+e= Ag,2NO+O2=2 NO2(2)CuO和Al(OH)3,Al(OH)3+OH= AlO+2H2O(3)4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2↑(4)25.0L (5)蒸发浓缩、冷却结晶 命题意图:元素化合物 33.(17分)
化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。 (1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
① 下列收集Cl2的正确装置是 。
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②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。ks5u ③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中, (2)能量之间可以相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
① 完成原电池的甲装置示意图(见图15),并作相应标注。
要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
② 以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段
时间后,可观察到负极 。
③ 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。 (3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选 作阳极。
解析:(1)Cl2是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体,在制备和收集Cl2时必须有尾气吸收装置。A没有排气管不能用于收集气体;B用于收集密度比空气小的气体;C用以收集密度比空气大的气体,且有尾气吸收装置;D吸收氯气不能收集。氯气与水反应生
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成盐酸和次氯酸,次氯酸为弱酸部分电离,所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO。比较Cl2和Br2的氧化性,可以利用置换反应。所以其具体操作是:取少量新制氯水和CCl
(2)由题给4于试管中,用胶头滴管向试管中滴加NaBr溶液,振荡静置,溶液下层呈橙色。
试剂,结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池可以是:锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向可知左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属),则组装的原电池可以如下:
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由所给的电极材料可知,当铜片做电极时,铜片一定是正极,则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应),反应的现象是电极逐渐溶解。以Zn和Cu做电极为例,如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应,置换出的Cu附着在Zn表面,阻碍了Zn与CuSO4的接触,不能提供稳定电流。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法,可知被保护的金属作阴极,即Zn作为阳极。
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答案:(1)C;HClO和ClO;取少量新制氯水和CCl4于试管中,用胶头滴管向试管中滴加NaBr溶液,振荡静置,溶液下层呈橙色(2)(装置图如下);电极逐渐溶解;甲;可以避免活泼金属如Zn和CuSO4的接触,从而提供稳定电流(3)Zn
命题意图:化学实验、元素化合物与化学反应原理 (童建军于2013年6月9日上午在家中完成)
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