【题目】Ⅰ.某强酸性溶液 X 中含有 Ba2+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO32-、SO42-、Cl-、 NO3-中的一种或几种,取该溶液进行连续实验,实验过程如下:
根据以上信息,回答下列问题:
(1) 上述离子中,不能确定是否含有的离子是_______________,若要用实验证明该离子一定不存在,最可靠的化学方法是______________________。
(2)写出下列反应的关离子方程式:
①中生成气体A:_______________________。
②生成沉淀I:____________________________。
(3)假设测定A、F、I均为0.01mol,10mLX溶液中n(H+)=0.04mol,且不能确定含有的离子只有一种,当X溶液中不能确定的离子是__________,沉淀C的物质的量为______________。
Ⅱ.辉铜矿的主要成分是Cu2S,从辉铜矿中浸取铜元素,可用FeCl3作浸取剂。
(1)浸取时的反应为:Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时,铜元素的浸取率的变化如图。其原因是_________________。
353K时,向FeCl3浸取液屮加入CuCl2,能加快铜元素的浸取速率,其反应原理可用化学方程式表示为_______________, CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2。
(2)CuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。试确定200℃时固体物质的化学式为__________________。
【答案】 Fe3+ 取少量X溶液放在试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红色说明无Fe3+(其它合理答案也可)。 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- Fe3+ (或Cl-) >0.07mol (<0.07mol) 生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取 Cu2S+2CuC12=4CuC1+S CuSO4·H2O
【解析】强酸性溶液中一定不会存在CO32-和SO32-离子,加入过量硝酸钡生成沉淀,则该沉淀为BaSO4沉淀,说明溶液中含有SO42-离子,生成气体A,A连续被氧化生成D和E,则A为NO,D为NO2,E为HNO3,说明溶液中含有还原性离子,一定为Fe2+离子,溶液B中加入过量NaOH溶液,沉淀G为Fe(OH)3,生成气体F,则F为NH3,说明溶液中含有NH4+离子;溶液H中通入CO2气体,生成沉淀I,则I为Al(OH)3,H为NaOH和NaAlO2,说明溶液中含有Al3+离子,溶液中含有Fe2+离子,就一定不含NO3-离子,含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子,不能确定是否含有的离子Fe3+和Cl-,(1)根据以上分析可知,溶液中不能确定的阳离子为Fe3+;通常用硫氰化钾溶液检验铁离子,检验方法为:取少量X溶液放在试管中,加入几滴KSCN,溶液不变红色说明无Fe3+,故答案为:Fe3+;取少量X溶液放在试管中,加入几滴KSCN,溶液不变红色说明无Fe3+;(2)①气体A为NO,Fe2+离子被氧化为Fe3+离子,NO3-离子被还原为NO气体,反应的离子方程式为:3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O,②H中NaAlO2,沉淀I为氢氧化铝,偏铝酸根离子与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,应的离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;(3)A、F、I均为0.01mol,10mL X溶液中n(H+)=0.04mol,根据反应3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O,可知亚铁离子为0.03mol,根据溶液电中性可知:2n(Fe2+)+3n(Al3+)+n(NH4+)=2n(SO42-),n(SO42-)=
=0.07mol,当X溶液中不能确定的离子是Fe3+,则硫酸根离子的物质的量大于0.07mol,生成沉淀C硫酸钡的物质的量大于0.07mol;当X溶液中不能确定的离子为Cl-,则硫酸根离子的物质的量小于0.07mol,生成沉淀C硫酸钡的物质的量小于0.07mol.
II.(1)Cu2S难溶,生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取,所以洗涤时铜元素的浸取率的变化如图;浸取时的总反应为:Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,向FeCl3浸取液屮加入CuCl2,能加快铜元素的浸取速率,还发生了这个反应 CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2。用总反应减去这个反应即为:Cu2S+2CuC12=4CuC1+S;(2)CuSO4•5H2O受热到102℃时开始脱水分解,113℃时可得到较稳定的一种中间物,到258℃时才会继续分解.在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g,根据反应的化学方程式:CuSO4•5H2O== CuSO4•(5-n)H2O+nH2O
250 18n
80g 80g-57g=23g
解得n=4,所以,200℃时该固体物质的化学式为CuSO4•H2O。
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