铁及其化合物在原电池领域应用广泛,试回答下列问题:
(1)下边装置溶液中的Ag+向___________(填“铁电极”或“石墨电极”)移动,写出该电极的电极反应式:_______________________________。
(2)请依据反应:2Fe3++Fe==3Fe2+设计一个原电池。要求:写出电极反应式,画出实验装置图,注明电解质溶液、正负极及正负极所用的材料______________________。
正极反应式:_______________________________。负极反应式:_______________________________。
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现有四瓶未知溶液甲、乙、丙、丁,它们分别是K2SO3溶液、Ba(NO3)2溶液、NaHSO4溶液和K2SO4溶液中的一种.现进行如下实验,并记录部分现象(如图)。.已知气体c为纯净物且无色。
(1)写出下列溶液中溶质的化学式:甲__________,丁_________________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
甲+乙:___________________________________。
沉淀a+溶液b:______________________________________。
(3)检验物质丙中阴离子的方法为_________________________(写出实验操作、现象等)。
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(9分) 现有A、B、C、D、E五种可溶性强电解质,它们在水中可电离产生下列离子(各种离子不重复)。
阳离子 | H+、Na+、A13+、Ag+、Ba2+ |
阴离子 | OH—、C1—、CO32—、NO3—、SO4— |
已知:①A、B两溶液呈碱性;C、D、E溶液呈酸性;
②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生;A溶液与C溶液反应只有气体产生;
③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀;C只能与D反应产生沉淀;
④上述沉淀包括难溶物和微溶物。
试回答下列问题:
(1)写出A溶液与E溶液反应的化学方程式:_________________。
(2)写出E溶液与过量的B溶液反应的离子方程式:____________。
(3)已知:NaOH(aq)+HNO3(aq)=NaNO3(aq)+H2O(1) △H=-akJ·mol-1。请写出B与C的稀溶液反应的热化学方程式:_____________________________。
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工业上以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:
(1)过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为____和_____(填离子符号)。
(2)写出氧化过程中MnO2与SO2反应的化学方程式:____________。
(3)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是___________。
(4)向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度控制在30-35℃,温度不宜太高的原因是___。
(5)加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:_______。
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写出与下列离子方程式相对应的化学方程式:
(1)H++OH—=H2O
(2)Ba2++SO42—=BaSO4↓
(3)Fe+2H+=Fe2++H2↑
(4)Fe3++3OH—=Fe(OH)3↓
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电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥,被列入国家危险废物名录,属于第十七类危险废物。电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收得到Na2Cr2O7等物质。
已知:①水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质
②不同钠盐在不同温度下的溶解度(g)如下表
(1)水浸后的溶液呈________(“酸”“碱”或“中”)性。
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式:
______________________________________________________________________________
(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2、________。
(4)“系列操作”中为继续加入H2SO4,________________(填操作方法),过滤。继续加入H2SO4目的是_____________________(结合平衡移动的原理予以说明)。
(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na2CrO4)加入适量H2SO4,用石墨作电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式:________________________________________________。
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C、O、N、C1是重要的非金属元素,它们的单质和化合物有重要应用。回答下列问题:
(1)C、O、N、C1四种元素中基态原子未成对电子数最多的是_______,C、O、C1原子得到电子时放出热量,而N原子得到电子却吸收热量的原因是_________。
(2)NO3-的空间构型为__________;H2O分子中H—O键键角小于NH3分子中N—H键键角的原因是__________________。
(3)CO可形成多种配位化合物,CO的结构是为_______,与CO互为等电子体且带1个单位负电荷的阴离子化学式为____________________。
(4)C元素的单质石墨烯的结构可以看作是单层的石墨,其中碳原子的杂化方式为______________;C60的晶体结构类似于干冰,则每个C60晶胞的质量为_______g(用含NA的式子表示)。
(5)NaC1晶体的结构如右图所示。已知:NaC1晶体的密度为a g·cm-3,则NaC1晶体中最近两个Na+的距离的数学表达式为_______cm(用含a、NA的式子表示)。
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金属钒被誉为“合金的维生素”,常用于催化剂和新型电池。钒(V)在溶液中主要以VO43-(黄色)、VO2+(浅黄色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)、V2+(紫色)等形式存在。回答下列问题:
(1)工业中利用V2O5制备金属钒。
4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=-2834kJ/mol
4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) △H2=-3109kJ/mol
写出V2O5与A1反应制备金属钒的热化学方程式____________________。
(2)V2O5是一种重要的氧化物,具有以下性质:
①V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在,试写出V2O5溶于NaOH溶液的离子方程式:___________________________________________。
②V2O5具有强氧化性,溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液,试写出V2O5与浓盐酸反应的化学反应方程式:________________________________。
(3)VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互转化。室温下,1.0 mol·L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)随c(H+)的变化如图所示。
①写出溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7的离子方程式__________________。
②由图可知,溶液中c(H+)增大,VO43-的平衡转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算该转化反应的平衡常数的数值为_____________。
(4)全钒液流电池是一种优良的新型蓄电储能设备,其工作原理如图所示:
①放电过程中A电极的反应式为__________________。
②充电过程中,B电极附近溶液颜色变化为___________________。
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金属钛被誉为“21世纪金属”。工业上用钛矿石(FeTiO3,含少量FeO、A12O3、SiO2等杂质)制得海绵钛的流程如下。
回答下列问题:
(1)要提高酸浸时钛矿石的溶解速率,请提供可行的措施_________________,酸浸时主要反应的化学方程式为________________________________。
(2)副产品中含有杂质[Al2(SO4)3]。要将副产品进一步提纯,请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程:
将副产品溶于稀硫酸中,加入足量的铁粉,充分搅拌后,用NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤沉淀后得到FeSO4溶液,______,过滤,用冰水洗涤,低温干燥,得到FeSO4·7H20晶体。
(3)高温时,由TiO2转化为TiC14的化学方程式为________________。在一定条件下,将足量TiO2(s)和固体炭放入密闭容器中,再通入C12进行反应至平衡,当改变外界条件时,TiC14(g)体积分数φ(TiCl4)变化的趋势如右图所示,由图判断:①该反应的△H____0(填“>”或“<”)。
②在750℃、100MPa和800℃、200MPa下C12的转化率分别为α1、α2,则α1______α2 (填“>”“<”或“=”)。
(4)常温下,H2TiO3的沉淀溶解平衡为H2TiO3(s)TiO2+(aq)+2OH-(aq),其溶度积常数Ksp=1.0×10-29mol3·L-3。若在TiOSO4溶液中加入NaOH溶液调pH使TiO2+完全沉淀(当离子浓度等于或小于10-5mol·L-1时可认为完全沉淀),则此时溶液的pH至少为_________________。
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CO、CO2是火力发电厂释放出的主要尾气,为减少对环境造成的影响,发电厂试图采用以下方法将其资源化利用,重新获得燃料或重要工业产品。
(1)CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下,向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)△H=a kJ/mol反应过程中测定的部分数据如下表:
t/min | n(CO)/mol | n(Cl2)/mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
1 | 0.90 | |
2 | 0.80 | |
4 | 0.20 |
①反应0~2min末的平均速率v(COCl2)=_________________mol/(L·min)。
②在2min~4min间,v(Cl2)正______v(Cl2)逆 (填“>”、“=”或“<”),该温度下K=_________________。
③已知X、L可分别代表温度或压强,图1表示L一定时,CO的转化率随X的变化关系。X代表的物理量是_______________;a_______________0 (填“>”,“=”,“<”).
(2)在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体:
2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=﹣748kJ·mol﹣1
①一定条件下,单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图2所示.温度高于710K时,随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是_____________________。
②已知:测定空气中NO和CO含量常用的方法有两种,方法1:电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图3所示,则工作电极的反应式为___________________;方法2:氧化还原滴定法。用H2O2溶液吸收尾气,将氮氧化物转化为强酸,用酸碱中和滴定法测定强酸浓度。写出NO与H2O2溶液反应的离子方程式__________________。
(3)用CO和H2可以制备甲醇,反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol,当有0.5mol甲醇参与反应时,电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_____________________。
选考题(19、20两题选做一题)
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