三草酸合铁(Ⅲ)酸钾是制备负载活性催化剂的主要原料。加热至110℃时失去结晶水,230℃时分解。极易感光,室温下光照变为黄色:
2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O2FeC2O4·2H2O+3K2C2O4+2CO2↑+2H2O
已知:
物质名称 | 化学式 | 相对分子质量 | 颜色 | 溶解性 |
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾 | K3[Fe(C2O4)3]·3H2O | 491 | 翠绿色 | 可溶于水,难溶于乙醇 |
草酸亚铁 | FeC2O4·2H2O | 180 | 黄色 | 难溶于水,可溶于酸 |
某同学对三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及组成进行了实验探究。回答下列问题:
(一)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备
(ⅰ)称取4.50 g FeC2O4·2H2O固体,加入饱和K2C2O4溶液中,用滴管慢慢加入3% H2O2溶液,不断搅拌,并保持温度在40℃左右。充分反应后,沉淀转化为氧氧化铁。
(ⅱ)加热至沸腾,滴加1mol 的草酸溶液至沉淀溶解。用草酸或草酸钾调节溶液pH=4-5
(ⅲ)小火加热浓缩,冷却结晶,过滤,先用少量冰水洗涤,再用无水乙醇洗涤,低温干燥后称量,得到9.80g 翠绿色晶体。
(1)完成步骤(i)发生反应的离子方程式:
____FeC2O4·2H2O+______C2O42-+____H2O2=___Fe(OH)3+4[Fe(C2O4)3]3-+____H2O
(2)步骤(ⅲ)中,用无水乙醇洗涤晶体的目的是________。
(3)列式计算本实验中三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的产率______________。
(二)草酸根含量侧定
准确称取4.80g 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾样品,配制成250mL 溶液。量取25.00 mL 溶液置于锥形瓶中,加入5.0 mL 1mol/L H2SO4,用0.06mol/L的KMnO4 溶液滴定。滴定终点时消耗KMnO4溶液20.00mL。
(4)滴定过程中,盛放高锰酸钾溶液的仪器名称是_______________,滴定时发生反应的离子方程式为_____。
(5)样品中草酸根的物质的量为_______;若该数值大于4.80g二草酸合铁(Ⅲ)酸钾纯品中草酸根的物质的量,其原因可能是_______(填字母)。
a.制取过程中草酸或草酸钾用量过多
b.样品未完全干燥
c.滴定时盛放KMnO4溶液的仪器未用标准液润洗
d.锥形瓶洗净后未烘干
(三)某同学制得的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾,晶体表面发黄,推测可能有部分晶体发生了分解。
(6)为了验证此推测是否正确,可选用的试剂是____________。
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工业上可用甲烷和氧气按9:1的体积比混合,在200℃和10MPa的条件下,通过铜制管道反应制得甲醇:2CH4+O2=2CH3COH。
(1)已知一定条件下,CH4和CH3COH燃烧的热化学方程式分别为:
CH4(g)+SO2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-802kJ/lmol
CH3OH(g)+l.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-677kJ/mol
则2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=__________
(2)甲烷固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。其工作原理如下图所示。a是电池的____极(填“正”或“负”) ,b极的电极反应式为__________。
(3)工业上合成甲醇的另一种方法为:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-90kJ/mol
T℃时,将2mol CO 和4molH2充入1L 的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图实线所示。
① 能用于判断反应已达化学平衡状态的是____________。
A.气体的总压强不再改变
B. H2与CH3OH的体积比不再改变
C.气体的密度不再改变
D.单位时间内消耗1mol CO,同时生成1mol CH3OH
② 请计算出T℃ 时反应的平衡常数K=_________________。
③ 仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是:________;曲线Ⅱ对应的实验条件改变是_________0。
④ a、b、c三点逆反应速率由大到小排列的顺序是__________。
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辉铜矿是铜矿的主要品种之一传统的火法冶炼在资源的综合利用、环境保护等方面会遇到困难。辉铜矿的湿法冶炼目前国内外都处于探索阶段。自氧化还氨氮分离法是一种较为理想的湿法冶炼方法,工艺流程如下图所示:
已知:
① 辉铜矿的主要成分是Cu2S,含有较多的Fe2O3、SiO2等。
② 软锰矿的主要成分是MnO2,含有较多的SiO2等。
③ 浸出时,生成一种非金属单质。
④ 室温下,Kap[Fe(OH)3]=4.0×10-38mol/L,Kap[Fe(OH)2]=8.0×10-16mol/L
完成下列填空:
(l)浸出前需要先将矿石粉碎,其目的是__________。
(2)写山浸出时主要反应的离子方程式_____________。
(3)浸渣A的主要成分为_______;调溶液pH 3.0-3.5的目的是除去______离子;室温下,若该离子的浓度为4.0×10-8mol/L,则溶液的pH=__________。
(4) 工业上可将MnCO3、在300℃左右氧化来制取具有较好催化性能的MnO2,则MnCO3在空气中受热制取MnO2的化学方程式为_________________。
(5)从滤液C中提取硫酸氨晶体的步骤为_______、_______、过滤、洗涤、干操。
(6)与火法冶炼辉铜矿相比,用图中方法冶炼辉铜矿的优点有________、_____。(列举其中2条)
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为了防止枪支生锈,常将枪支的钢铁零件放在NaNO2和NaOH的混合溶液中进行化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密的保护层——“发蓝”。其过程可用下列化学方程式表示:
①3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑
②Na2FeO2+NaNO2+H2O―→Na2Fe2O4+NH3↑+NaOH
③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH
请回答下列问题:
(1)配平化学方程式②,各物质前的化学计量数依次为_____________。
(2)上述反应①中氧化剂为______,被氧化的物质是______。若有2 mol Na2FeO2生成,则反应①中有________mol电子发生转移。
(3)关于“发蓝”的过程,下列说法不正确的是________(填字母)。
A.该过程不会产生污染
B.反应③生成的四氧化三铁具有抗腐蚀作用
C.反应①②③均是氧化还原反应
D.反应①②中的氧化剂均为NaNO2
(4)当混合溶液中NaOH浓度过大,“发蓝”的厚度会变小,其原因是________________。
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碲(Te)为第VIA元素.其单质和化合物在化工生产等方面具有重要应用。
(1)TeO2微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。与盐酸反应时生成四氯化碲,其化学方程式为________________。
(2)25℃时;亚碲酸(H2TeO3)的 Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8。该温度下,0.1mol·L-1 H2TeO3的电离度α约为______________(α=×100%);NaHTeO3溶液的pH__________7(填“ >”、“<”或“=”)。
(3)工业上常用铜阳极泥(主要成分为Cn2Te,还含有少量的Ag、Au)为原料制备单质碲,其工艺流程如下:
①实验室进行操作I时,下列仪器与该实验操作无关的为__________(填选项字母)。
A.长颈漏斗 B.烧杯 C.锥形瓶 D .玻璃棒
②已知‘浸出渣”的主要成分为TeO2。“加压浸出”时控制溶液pH为4.5~5.0,酸性不能过强的原因为_______________;“加压浸出”过程的离子方程式为______________________。
③“酸浸”后将SO2通入浸出液即可制得单质碲,则生成碲的化学方程式为________________。
④工业上还可以将铜阳极泥煅烧、碱浸后得到Na2TeO3,然后通过电解的方法得到单质碲。已知电解时的电极均为石墨,则阴极的电极反应式为___________。
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H2S在金属离子的鉴定分析、煤化工等领域都有重要应用。请回答:
I.工业上一种制备H2S的方法是在催化剂、高温条件下,用天然气与SO2反应,同时生成两种能参与大气循环的氧化物。
(1)该反应的化学方程式为________________________。
II.H2S可用于检测和沉淀金属阳离子。
(2)H2S的第一步电离方程式为____________。
(3)己知:25℃时,Ksp(SnS)=1.0×10-25,Ksp(CdS)=8.0×10-27,该温度下,向浓度均为0.1 mol·L-1的CdCl2和SnCl2的混合溶液中通人H2S,当Sn2+开始沉淀时,溶液中c(Cd2+)=_________(溶液体积变化忽略不计)。
Ⅲ.H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体。反应原理为
ⅰ.COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H=+7 kJ·mol-1;
ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-42 kJ·mol-1 ;
(4)己知:断裂1 mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示。
分子 | COS(g) | H2(g) | CO(g) | H2S(g) | H2O(g) | CO2(g) |
能量/ kJ·mol-1 | 1319 | 442 | x | 678 | -930 | 1606 |
表中x=___________。
(5)向10 L容积不变的密闭容器中充入1 mol COS(g)、1 mol H2(g)和1 mol H2O(g),进行上述两个反应。其他条件不变时,体系内CO的平衡体积分数与温度(T)的关系如图所示。
①随着温度升高,CO的平衡体积分数____________(填“增大”或“减小”),原因为_______________。
②T1℃时,测得平衡时体系中COS的物质的量为0.80 mol。则该温度下,COS的平衡转化率为_________;反应i的平衡常数为____________(保留两位有效数字)。
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甲、乙两化学小组拟根据氨气还原氧化铜反应的原理测定某铜粉样品(混有CuO粉未)中金属铜的含量。
(1)甲小组利用下图装置(可以重复选用),通过测定反应生成水的质量来达到实验目的。
①按气流方向连接各仪器接口,顺序为______________(填小写字母序号)。
②装置B中固体试剂的名称为____________________。
③装置A的作用为____________。
④下列两步操作应该先进行的是___________(填序号):i.加热反应管 ii.向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水,原因为________________________。
(2)乙小组利用上述装置通过测定反应前后装置C中固体的质量变化来达到实验目的。
①按气流方向连接各装置,顺序为______________(填大写字母序号)。
②称取m1 g铜粉样品,测得反应前装置C的质量为m2 g,充分反应后装置C的质量为m3g。写出样品中金属铜的质量分数表达式__________________。
(3)从稀盐酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,重新设计一个测定样品中金属铜含量的实验方案(写出主要步骤,不必描述操作过程的细节)_____________________________。
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钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料,被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题:
(1)钛有两种原子,它们互称为____。元素在元素周期表中的位置是第_____周期,第____族;基态原子的电子排布式为_____;按电子排布Ti元素在元素周期表分区中属于_____区元素。
(2)偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示,它的化学式是______,
(3)氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金装饰的替代品。以TiCl4为原料,经过一系列反应,可以制Ti3N4和纳米TiO2
。
①Ti3N4中元素的化合价为_____。TiCl4分子中4个氯原子不在同一平面上,则TiCl4的空间构型为______。
②反应①为置换反应、该反应的化学方程式为______。
③纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如下:
化合物甲的分子中采取杂化的碳原子个数为_____,化合物乙中采取杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为_____。
④有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该氮化钛晶胞中含有______个N原子,晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为______g. (NA为阿伏加德罗常数的数值,只列算式)。
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利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO,可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO的离子方程式为____________________。
(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
阳离子 | Fe3+ | Fe2+ | Mg2+ | Al3+ | Cu2+ | Cr3+ |
开始沉淀时的pH | 1.9 | 7.0 | - | - | 4.7 | - |
沉淀完全时的pH | 3.2 | 9.0 | 11.1 | 8 | 6.7 | 9(>9溶解) |
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是________(至少写一条)。
(2)H2O2的作用是______________。
(3)调pH=8是为了除去__________(填Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+)。
(4)钠离子交换树脂的原理为Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交换的杂质离子是____________(填Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+)。
(5)试配平氧化还原反应方程式:______
Na2Cr2O7+SO2+H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4+Na2SO4;
每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4转移电子的数目为____________。
(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol·L-1,请参照上表给出的数据和提供的药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+ 和Fe2+的实验步骤:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③过滤。(提供的药品:Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。
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汽车尾气中排放的NxOy和CO,科学家寻找高效催化剂实现大气污染物转化:
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1
(1)已知:CO的燃烧热△H2 = -283 kJ·moL-1。几种化学键的键能数据如下:
已知:N2(g)+O2(g) =2NO(g) △H3,则:△H1= __________。
(2)CO与空气在KOH溶液中构成燃料电池(石墨为电极),若放电后电解质溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)> c(HCO3-)> c(OH-) > c(H+)> c(CO32-),则负极的反应式为________;
(3)在一定温度下,向2L的密闭容器中充入4.0molNO2和4.0molCO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H< 0,相关数据如下:
0 min | 5min | 10min | 15min | 20min | |
c(NO2) | 2.0 | 1.7 | 1.56 | 1.5 | 1.5 |
c(N2) | 0 | 0.15 | 0.22 | 0.25 | 0.25 |
①5~10min,用CO的浓度变化表示的反应速率为:____________。
②能说明上述反应达到平衡状态的是__________。
A.2n正(NO2) =n逆(N2) B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.气体密度不变 D.容器内气体压强不变
③20min时,向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO,在t1时刻再次达到平衡时,NO2的转化率比原平衡时_____(填“变大”、“ 变小”或“不变”)。
④计算此温度下的化学平衡常数K=__________。
⑤在上述平衡的基础上,在时间t2、t3时改变反应的某一条件,反应速率的变化如图所示,则在t3时刻改变的反应条件是:_______;在时间15-20,t1-t2,t2-t3,t4-t5时的平衡常数分别为K1、K2、K3、K4,请比较各平衡常数的大小关系:_____________________。
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