(1)工业上生产纯碱常先制得碳酸氢钠,此法叫“联碱法”,为我国化工专家侯德榜创立,即向饱和食盐水中先通入NH3,再通入CO2,最终生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液,写出该化学反应方程式:____。 (2)流程中白钨矿CaWO4和纯碱发生的化学反应方程式是:____。
(3)滤渣B的主要成分是(写化学式)___。调节pH可选用的试剂是:__(填选项)。 A.氨水 B.盐酸 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液 (4)检验沉淀C已经洗涤干净的操作是____。
(5)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨,不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是:___。 (6)将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙,已知某温度时,Ksp(CaWO4)=1×10
﹣7
2﹣
﹣5
﹣
﹣10
,Ksp[Ca(OH)2]
=4×10,当溶液中WO4恰好沉淀完全(离子浓度等于10mol/L)时,溶液中c(OH)=____。 【答案】 (1). NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl (2). CaWO4+Na2CO3
Na2WO4+CaO+CO2↑
(3). H2SiO3 (4). B (5). 取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴加1~2滴AgNO3溶液,无白色沉淀生成,说明沉淀已经洗涤干净。 (6). 碳为固体,难以与钨分离,且碳和钨在高温下会反应生成碳化钨 (7). 0.2mol/L 【解析】 【分析】
白钨矿的主要成分是CaWO4,含有二氧化硅、氧化铁等杂质,白钨矿与碳酸钠在1000℃温度下反应,二氧化硅与碳酸钠会反应生成硅酸钠,氧化铁不反应,得到的混合物用水浸取,过滤后的滤液经过系列操作得到WO3,说明碳酸钠与CaWO4反应生成Na2WO4,则滤渣A为氧化铁等,滤液中含有Na2SiO3、Na2WO4,再调节pH在5~8之间,使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去,母液中含有Na2WO4,再加入盐酸得到沉淀C为H2WO4,灼烧产生三氧化钨和水,再还原得到钨,以此解答该题。
【详解】(1)向饱和食盐水中先通入NH3,再通入CO2,最终生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液,反应的方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
(2)CaWO4与纯碱反应生成Na2WO4、CaO与二氧化碳,反应方程式为CaWO4+Na2CO3
Na2WO4+CaO+CO2↑;
(3)滤渣B的主要成分为H2SiO3,调节溶液pH使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去,应加入盐酸, 故答案为:H2SiO3;B;
(4)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是:取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴加1~2滴AgNO3溶液,无白色沉淀生成,说明沉淀已经洗涤干净;
(5)如果用碳做还原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,用氢气作还原剂可避免产生以上问题,
故答案为:碳为固体,难以与钨分离,且碳和钨在高温下会反应生成碳化钨;
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(6)当溶液中WO42?恰好沉淀完全,其离子浓度等于10?5 mol/L,根据Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)g c(WO42?)=1×10?10,则溶液中c(Ca)=1×10 mol/L,再根据Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca)gc(OH)=4×10,可知c(OH)=0.2 mol/L,
2+
?5
2+
2
?
?7
?
故答案为:0.2mol/L。
24.以铜为原料可制备应用广泛的氧化亚铜。
(1)向CuCl2溶液中通入SO2可得到CuCl沉淀,发生反应的化学方程式为:____。 (2)由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。CuCl水解为:CuCl(s)+H2O(l)
CuOH(s)+Cl-(aq)+H+
(aq)。该反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K=___。
(3)用铜作阳极,钛片作阴极,电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu2O,阳极及其溶液中有关转化如图1所示。溶液中③、④二步总反应的离子方程式为:___。
(4)Cu2O与ZnO组成的催化剂可用于工业上合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=a kJ·mol-1。
按n(H2)/n(CO)=2:1投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。
①该反应的ΔH___0(填“<”或“>”),图中压强P1、P2、P3由大到小的关系是___。
②起始时,容器中c(H2)=0.20mol·L-1,c(CO)=0.10mol·L-1,在P3及T1℃下反应达到平衡,此时反应的平衡常数为___。(保留一位小数)
起始时,若容器中c(H2)=0.40mol·L-1,c(CO)=0.20mol·L-1,T1℃下反应达到平衡,CO的平衡转化率____。
A.大于40% B.小于40% C.等于40% D.等于80%
【答案】 (1). 2CuCl2+SO2+2H2O=2CuCl↓+2HCl+H2SO4 (2). Kw×Ksp(CuCl)/Ksp(CuOH) (3). 2CuCl2-+2OH-===Cu2O↓+H2O+4Cl- (4). < (5). P1>P2>P3 (6). 46.3 (7). A 【解析】 【分析】
(1)氯化铜溶液中通入二氧化硫具有还原性,还原得到白色的CuCl沉淀,二氧化硫被氧化为硫酸; (2)CuCl(s)+H2O(l)?CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq),平衡常数K=c(H+)g c(Cl-),可变形成
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c(H+)c(OH-)c(Cu+)c(Cl-)?K=;
c(OH-)c(Cu+)(2)据图1循环流程分析方程式,反应物是CuCl2和OH,生成物是Cu2O、Cl,再根据原子守恒配平; (3)①根据图示信息,结合方程式判断压强和温度对平衡移动的影响进行解答;
--
c?CH3OH?-1
②列出三段式,根据K=进行计算;起始时,若容器中c(H2)=0.40mol·L,c(CO)=2c?CO?c?H2?0.20mol·L-1,则相当于加压,利用压强对平衡的影响作答。
【详解】(1)氯化铜溶液中通入二氧化硫具有还原性,还原得到白色的CuCl沉淀,二氧化硫被氧化为硫酸,反应的离子方程式为2Cu+2Cl+SO2+2H2O═2CuCl↓+4H+SO4;
(2)CuCl(s)+H2O(l)?CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq),平衡常数K=平衡常数K=c(H+)g
2+
-+
2-
c(H+)c(OH-)c(Cu+)c(Cl-)?c(Cl)== Kw×Ksp(CuCl)/Ksp(CuOH); -c(OH)c(Cu+)-
(3)图中③、④二步循环流程分析可知,反应物是CuCl2和OH-,生成物是Cu2O、Cl-和H2O,其离子方程式为:2CuCl2-+2OH-=Cu2O↓+H2O+4Cl-;
(4)①由图可知,压强一定时,升高温度,CO的平衡转化率降低,不利于平衡向正向移动,说明该反应为放热反应,ΔH<0;;温度一定时,CO的转化率α(P3)<α(P2)<α(P1),该正反应是气体物质的量减小的反应,增大压强平衡向正反应进行,CO的转化率升高,故压强P1>P2>P3, 故答案为:<;P1>P2>P3;
②c变(CO)=0.1mol/L×40%=0.04mol/L,
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) 开始(mol/L) 0.10 0.20 0 变化(mol/L) 0.04 0.08 0.04 结束(mol/L) 0.06 0.12 0.04
c?CH3OH?0.04化学平衡常数K===46.3;
c?CO?c2?H2?0.06?0.122恒容密闭容器内,起始时若容器中c(H2)=0.40mol·L-1,c(CO)=0.20mol·L-1与原体系相比,相当于增大一倍压强,该反应时气体分子数减小的反应,则增大压强平衡会向正反应方向移动,有利于提高CO的平衡转化率,T1℃下反应达到平衡,CO的平衡转化率大于40%,A项正确,故答案为:46.3; A。
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