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某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N

题文

某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:

某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N

已知:Cu2+ + 4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2+ + 4H2O
请回答下列问题:
(1)步骤①Cu与酸反应的离子方程式为                                        
(2)步骤②加H2O2的作用是                  ,滤渣2为(填化学式)            
(3)步骤⑤不能直接加热脱水的理由是                                          
(4)若滤液1中Cu2+的浓度为0.02mol·L-1,则氢氧化铜开始沉淀时的pH =          
(已知:Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20)。
(5)已知:2Cu2++4I-= 2CuI↓+I2    I2+2S2O32-= 2I-+S4O62-
某同学为了测定CuSO4·5H2O产品的质量分数可按如下方法:取3.00g产品,用水溶解后,加入足量的KI溶液,充分反应后过滤、洗涤,将滤液稀释至250mL,取50mL加入淀粉溶液作指示剂,用0.080 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,达到滴定终点的依据是                                            
四次平行实验耗去Na2S2O3标准溶液数据如下:
实验序号
1
2
3
4
消耗Na2S2O3标准溶液(mL)
25.00
25.02
26.20
24.98
 
此产品中CuSO4·5H2O的质量分数为               

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)Cu + 4H+ + 2NO3‾ = Cu2+ +2NO2↑+ 2H2O  3Cu+8H++2NO3
某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N
3Cu2++2NO↑+4H2O (任写一个给2分)
(2)将Fe2+氧化成Fe3+ (1分) Fe(OH)3、Al(OH)3 (各1分共2分)
(3)FeCl3易水解:FeCl3+3H2O
某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N
Fe(OH)3+3HCl,加热能促进FeCl3的水解,蒸干得不到FeCl3。(2分)
(4) 5 (2分)
(5)溶液由蓝色褪为无色且半分钟内不恢复原色 (2分)  83.3% (2分)

解析


(1)浓硝酸与稀硫酸混合后,可能为浓硝酸也可能为稀硝酸,所以离子方程式为:Cu + 4H+ + 2NO3‾ = Cu2+ +2NO2↑+ 2H2O或3Cu+8H++2NO3
某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N
3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)H2O2具有强氧化性,所以H2O2的作用是将Fe2+氧化成Fe3+;加入足量氨水,Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀,所以滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)FeCl3为强酸弱碱盐,容易发生水解反应:FeCl3+3H2O
某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N
Fe(OH)3+3HCl,加热能促进FeCl3的水解,蒸干得不到FeCl3
(4)c2(OH‾)•c(Cu2+)= Ksp[Cu(OH)2],代入数据可求出c(OH‾)=1.0×10-9mol•L‾1,pH=-lgc(H+)=-lg【Kw÷c(OH‾)】=5。
(5)Cu2+把I‾氧化为I2,加入淀粉溶液变蓝,用Na2S2O3标准溶液滴定,达到滴定终点时,Na2S2O3与I2恰好完全反应,所以达到滴定终点的依据是:溶液由蓝色褪为无色且半分钟内不恢复原色;实验3所测数据明显大于其他3组数据,说明实验3出现了实验错误,应舍去,根据其他3组数据求出平均值,根据2Cu2++4I-= 2CuI↓+I2和I2+2S2O32-= 2I-+S4O62-可得对应关系:S2O32- ~ Cu2+,所以n(CuSO4•5H2O)=n(Cu2+)=n(S2O32- )=0.080 mol·L-1 ×(25.00+25.02+24.98)/3L=0.002mol,所以此产品中CuSO4·5H2O的质量分数为:0.002mol×250g/mol×5÷3.00g×100%=83.3%

考点

据考高分专家说,试题“某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得.....”主要考查你对 [氧化还原反应的配平 ]考点的理解。

氧化还原反应的配平

配平简介:
化学反应方程式严格遵守质量守恒定律,书写化学反应方程式写出反应物和生成物后,往往左右两边各原子数目不相等,不满足质量守恒定律,这就需要通过配平来解决。

配平原则:
(1)电子守恒原则:反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等
(2)电荷守恒原则:若为离子反应,反应前后离子所带正负电荷总数相等
(3)质量守恒原则:反应前后各元素的原子个数相等
配平步骤:
(1)一标:标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
(2)二等:通过求最小公倍数使化合价升降总值相等
(3)三定:确定氧化剂与还原剂的化学计量数
氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数
(4)四平:用观察法配平其他物质的化学计量数
(5)五查:检查质量与电荷、电子是否分别守恒
配平技巧:
(1)逆向配平法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法,即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平(一般从反应物很难配平时,可选用逆向配平法)
例:

通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降,确定CrCl3、Cl2的计量数为2和3,然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法:设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1,其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例:P4O+Cl2→POCl3+P2Cl6
可令P4O前的系数为1,Cl2的系数为x,则
1P4O+xCl2→POCl3+3/2P2Cl6 ,再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法:先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价,然后计算出各元素化合价的升降值,并使元素化合价升降总数相等,最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例:Fe3C+HNO3=Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O
复杂化合物Fe3C按照常规方法分析,无法确定其Fe和C的具体化合价,此时可令组成物质的各元素化合价为零价,根据化合价升降法配平。

通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降,确定CrCl3、Cl2的计量数为2和3,然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法:设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1,其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例:P4O+Cl2→POCl3+P2Cl6
可令P4O前的系数为1,Cl2的系数为x,则
1P4O+xCl2→POCl3+3/2P2Cl6 ,再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法:先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价,然后计算出各元素化合价的升降值,并使元素化合价升降总数相等,最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例:Fe3C+HNO3=Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O
复杂化合物Fe3C按照常规方法分析,无法确定其Fe和C的具体化合价,此时可令组成物质的各元素化合价为零价,根据化合价升降法配平。
某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N


再用观察法确定物质的化学计量数。
(4)整体标价法:当某元素的原子在某化合物中有数个时,可将它作为一个整体对待,根据化合物中元素化合价代数和为零原则予以整体标价。
例:S+Ca(OH)2→CaSx+Ca2S2O3+H2O
生成物CaSx、Ca2S2O3中的Sx、S2作为一个整体标价为-2、+4价,则化合价升降关系为:
Sx  0→-2  降2×2
S2  0→+4  升4×1
即可配平。
(5)缺项配平法:一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数,再通过比较反应物与生成物,确定缺项(一般为H2O、H+或OH-),最后观察配平。
(6)有机氧化还原反应的配平:有机物中元素的化合价一般来讲,氢元素显+1价,氧元素显-2价,然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。

氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤:

  1. 一般方法:从左向右配。
  2. 步骤:标变价,找变化,求总数,配系数。
  • 标出元素化合价变化的始态和终态
  • 求升价元素或降价元素化合价的变化数
  • 求化合价变化数的最小公倍数,分别作为氧化剂或还原剂的系数
  • 配平变价元素
  • 用观察法配平其他元素
  • 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律(离子方程式还要看电荷是否守恒)
    如:

    某探究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:已知:Cu2+ + 4N

特殊技巧:

配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降,若从左向右配平较困难,可以采用从右向左配平,成为逆向配平法。

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