(15分)铬是用途广泛的金属元素,但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。
(1)还原沉淀法是处理含Cr2O72— 和CrO42—工业废水的一种常用方法,其工艺流程为:
其中第I步存在平衡:2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72— (橙色)+H2O
①若平衡体系的pH=2,该溶液显 色。
②根据2CrO42—+2H+Cr2O72— +H2O,设计下图装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7。Na2Cr2O7中铬元素的化合价为 ,图中右侧电极连接电源的 极,其电极反应式为 。
③第Ⅱ步反应的离子方程式: ,向Ⅱ反应后的溶液加一定量NaOH,若溶液中c(Fe3+)=2.0×10—12mol·L—1,则溶液中c(Cr3+)= mol·L—1。(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0x10—31)。
(2)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火。若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的Cr2(SO4)3。完成该反应的化学方程式:
(3)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示。B点时剩余固体的成分是 (填化学式)。
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孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3以及少量Fe、Si的化合物。可以用孔雀石为原料制备胆矾(CuSO4·5H2O) 步骤如下:
请回答下列问题:
(1)试剂①是一种常见的酸,写出其化学式__________。过滤所需要的玻璃仪器有__________。
(2)实验室检验Fe3+的常用方法是________________。
(3)溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+上述流程中需要用试剂②将溶液A中的Fe2+全部转化为Fe3+,从而形成溶液B,则试剂②能否用氯水________________(填“能”或“不能”若“不能”,请解释原因)。
(4)由溶液C获得胆矾,需要经过________、__________、过滤等操作。
(5)取25.00mL溶液A,用1.000×10-2mol/LKMnO4标准溶液滴定。反应离子方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O,若消耗标准溶液20.00mL,则溶液A中Fe2+的浓度为_______________。
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乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料生产部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去):
请回答下列问题:
(1)A的名称是___________,含有的官能团名称是_______________。
实验室由A转化为乙烯的反应条件为_______________。
(2)B和A反应生成C的化学方程式为_______________,该反应的类型为_______________。
(3)F的结构简式为__________________。
(4)写出D的同分异构体的结构简式__________________。
(5)乙炔是常见的一种化工原料,它可以制取很多化工产品。例如:聚氯乙烯塑料。写出由乙炔合成聚氯乙烯的合成路线。_____________
(合成路线常用的表示方式为:)
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氮的单质及其化合物性质多样,用途广泛。
完成下列填空。
(1)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2;
2NO+2CO2CO2+N2+Q(Q>0)
某温度下测得该反应在不同时间内的CO浓度如下表:
时间(s) 浓度(mol/L) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c (CO) | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
该反应的平衡常数表达式为________;温度升高,K值________(选填“增大”、“减小”、“不变”);前2s内的平均反应速率v(N2)=________;若上述反应在密闭容器中发生,达到平衡时能提高NO转化率的措施之一是_______________。
(2)工业合成氨的反应温度选择500℃左右的原因是_________________。
(3)实验室在固定容积的密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气模拟工业合成氨,反应在一定条件下已达到平衡的标志是___________。
a.N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
b.容器内的压强保持不变
c. N2、H2、NH3的浓度不再发生变化
d.反应停止,正、逆反应的速率都等于零
(4)常温下向含1mol溶质的稀盐酸中缓缓通入1molNH3(溶液体积变化忽略不计),反应结束后溶液中离子浓度有大到小的顺序是____________;在通入NH3的过程中溶液的导电能力________(选填“变大”、“变小”、“几乎不变”)。
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下表为元素周期表的一部分:
IA | IIA | ⅢA | IVA | VA | VIA | VIIA | ||
二 | C | N | ① | |||||
三 | ② | ③ | ④ | P | ⑤ | ⑥ |
请填写下列空白:
(1)表中元素,原子半径最大的是_______________(填写元素符号);①的核外电子排布式_______;③和⑥两元素形成化合物的电子式为________。
(2)②③④三种元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是__________(填化学式)。
(3)比较④、⑤两种元素的简单离子半径:___>____(填离子符号);元素④最高价氧化物对应的水化物与硝酸反应的离子方程式为__________________。
(4)列举一个事实来证明元素①比元素⑤的非金属性强__________________。
(5)若8g甲烷气体完全燃烧生成液态水时放出445.15kJ的热量,请写出其热化学方程式___________________。
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A.
光解水的催化材料可用硝酸镍、硫脲和锐钛矿为原料,采用醇热法制得。
(1)Ni2+基态核外电子排布式为__________________。
(2)与NO3-互为等电子体的一种分子的化学式为__________________ 。
(3)硫脲()中C原子轨道的杂化类型为__________________ ;
1 mol硫脲中含有键的数目为____________mol。
钛的一种氟化物晶胞结构如右图所示,其化学式为____________。
(5)甘油(丙三醇)具有保持水分的功效,其主要原因是____________。
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铵明矾是一种广泛应用与医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品。以高岭土(含SiO2、Al2O3、少量Fe2O3等)为原料制备硫酸铝晶体Al2(SO4)3•18H2O]和铵明矾NH4Al(SO4)2•12H2O]的工艺流程如下图所示。
请回答下列问题:
(1)高岭土首先需要灼烧,实验室灼烧高岭土所需的实验仪器有_________________(填字母)。
a.蒸发皿 b.泥三角 c.漏斗 d.酒精灯 e.三脚架 f.坩埚 g.烧杯 h.试管
(2)研究发现,随着酸熔温度升高,氧化铝的溶出率增大,但若酸熔时温度过高(超过240℃),SiO2不仅会消耗硫酸,导致氧化铝溶出率下降,还会同时产生高温的腐蚀性气体,该副反应的化学方程式为_____。
(3)要检验除铁后的滤液中是否含有Fe3+,应采取的实验方法为________;滤渣2的主要成分为______(填化学式)。
(4)中和结晶操作是将过滤出硫酸铝晶体后的滤液,先用硫酸调节酸铝比(溶液中游离硫酸和硫酸铝的物质的量之比),再用氨水中和至一定的pH值即可析出铵明矾晶体,写出该过程中的总反应方程式_______。
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实验室以软锰矿(主要成分为MnO2,还有少量FeO、Fe2O3、MgO和Al2O3杂质)为原料制备高锰酸钾的流程如下图:
(1) “酸浸”需要加热的目的是__________,此过程中发生反应的离子方程式是______________。(任写一条)
(2) “熔融”过程中,MnO2被KC1O3氧化成K2MnO4。
①该反应的化学方程式为_____________________。
②加入KC1O3应过量的原因除了提高MnO2利用率,还有_________________.
③将适量KClO3和KOH混合均匀后在坩埚内高温反应,应选用坩埚为__________。(选填序号)
a.石英坩埚 b.铁坩埚 c.氧化铝坩埚
(3)己知:①MnO42-只存在于强碱环境(pH>13.5)中,当pH降低时,MnO42-会歧化为MnO4-和MnO2;②饱和碳酸钾溶液的pH约为12.3,饱和碳酸氢钾溶液的pH约为8.8;③相关物质的溶解度曲线如下图。
请补充完整由浸取液制备KMnO4晶体的实验方案:向浸取液中缓缓通入CO2,_____________,低温供干得KMnO4晶体。
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以硼镁泥(主要成分为MgSiO3、Fe2O3及少量Al2O3、FeO和MnO)为原料制备高纯Mg(OH)2的流程如下:
己知:
①常温下此体系中各氢氧化物开始沉淀与沉淀完全时的pH范围如下表所示:
pH值 | Mg(OH)2 | Mn(OH)2 | MnO(OH)2 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 |
开始沉淀时 | 9.3 | 7.1 | 7.8 | 7.6 | 3.7 | 2.3 |
沉淀完全时 | 10.8 | 10.8 | 9.8 | 9.6 | 4.7 | 3.7 |
②温度高于340℃时Mg(OH)2开始分解为MgO和H2O。
(1)“浸取”时,为提高镁的浸取率可行的措施为__________。
a.将硼镁泥制成浆料 b.降低浸取温度 c.用盐酸多次浸取
(2)“浸取”时,MgSiO3与盐酸反应的化学方程式为_________________________。
(3)“除铁、铝”时,需调节溶液pH范围为_________________________。
(4)“除Mn2+”时发生反应的离子方程式为_________________________;
过滤3所得滤渣中含有MnO(OH)2和__________。
(5)“沉镁”时,反应温度与Mg(OH)2的产率如图所示,当温度超过60℃,随温度再升高,Mg(OH)2产率反而降低,其原因可能是________________。
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天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。
(1)Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用
(1)甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.2kJ/mol
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使合成氨催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是 。
(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:
析图可知:
①相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是 。
②汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是 。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为Kp= 。随温 度的降低,该平衡常数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:
(1)外电路电子流动方向:由 流向 (填字母)。
(2)空气极发生反应的离子方程式是 。
(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e-转移,有 g 精铜析出。
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