KMnO4常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、漂白剂和水处理剂等。
(1)在K2MnO4溶液中通入CO2可制得高锰酸钾,副产物是黑色沉淀M。该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为__________________。由锂离子有机高聚物、锂及M构成原电池,电池反应为Li+M=LiM(s),消耗8.7gM时转移0.1mol电子。则该电池正极的电极反应为___________________________________。
(2)实验室用KMnO4制备O2和Cl2。取0.4mol KMnO4固体加热一段时间后,收集到
amolO2,在反应后的残留固体中加入足量浓盐酸,加热又收集到bmolCl2。设锰元素全部
转化成Mn2+存在于溶液中,当a+b=0.8mol时,在标准状况下生成Cl2的体积为______L;
(3)电解K2MnO4溶液加以制备KMnO4。工业上,通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀,小火加热至熔融,即可得到绿色的K2MnO4 ,化学方程式为_______________________________。用镍片作阳极(镍不参与反应),铁板为阴极,电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下:
则D的化学式为___________;阳极的电极反应式为_____________________;阳离子迁移方向是___________________。
(4)高锰酸钾在酸性介质中还原产物为Mn2+,废液中c(Mn2+)浓度较大时会污染水体。实验室可以用过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液检验废水中Mn2+,实验现象是溶液变紫红色(还原产物为SO42-)。过二硫酸可以看成是H2O2的衍生物,过二硫酸铵中含有过氧键(-O-O-)。写出检验Mn2+的离子方程式_________________________________。如果将这个反应设计成盐桥原电池,盐桥中溶液最好选用______________。(选填:饱和KCl溶液、饱和K2SO4溶液或饱和NH4Cl溶液)
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X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素,且原子序数依次增大.X是所有元素中原子半径最小的,Y有三个能级,且每个能级上的电子数相等,Z原子单电子数在同周期元素中最多,W与Z同周期,第一电离能比Z的低,R与Y同一主族,Q的最外层只有一个电子,其他电子层电子均处于饱和状态.请回答下列问题:
(1)Q+核外电子排布式为___________;
(2)化合物X2W2中W的杂化方式为___________,ZW2-离子的立体构型是___________;
(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是___________(填化学式),原因是___________;
(4)将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中,并通入W2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式为___________;
(5)Y有多种同素异形体,其中一种同素异形体的晶胞结构如图,该晶体一个晶胞的Y原子数为___________,Y原子的配位数为___________,若晶胞的边长为a pm,晶体的密度为ρ g/cm3,则阿伏加德罗常数的数值为___________(用含a和ρ的代数式表示)。
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电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)图1中,为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀,材料B可以选择________(填字母序号)。
a.碳棒 b.锌板 c.铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因:___________________________。
(2)图2中,钢闸门C作________极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨块,则D上的电极反应式为_____________________________________,检测该电极反应产物的方法是_________________________________________。
(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图,电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的________极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为_______________________________________________________________。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,用化学用语解释其原因:___________________________________________________。
(4)乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图4所示,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应式为_____________________________________。
②若有2molH+通过质子交换膜,并完全参与了反应,则该装置中生成的乙醛酸为________ mol。
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如图所示,E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片,压在滤纸两端,R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极,在碱溶液中可视为惰性电极。G为电流计,K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液,将开关K打开,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
请回答下列问题:
(1)R为________(填“正”或“负”)极。
(2)A附近溶液的现象是_________________________________________,
B附近发生的电极反应式为_____________________________________。
(3)滤纸上的紫色点向________(填“A”或“B”)方向移动。
(4)当C、D中的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间后,C、D中的气体逐渐减少,C中的电极为________(填“正”或“负”)极,电极反应式为_______________________________________________。
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某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后,用如图装置进行实验,请回答下列问题:
(1)实验一:将开关K与a连接,则乙为________极,电极反应式为________________________________________________________________。
(2)实验一结束后,该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀,正确的选择是________(填字母编号)。
A.Cu B.Zn
C.Sn D.Ag
(3)实验二:开关K与b连接,则乙________极,总反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
(4)对于实验二,下列说法正确的是________(填字母编号)。
A.溶液中Na+向甲极移动
B.从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D.反应在结束后,甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等
(5)该研究小组的同学在进行实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液,发现________(填“甲”或“乙”)极附近变红。若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体,转移电子的物质的量为________mol;若剩余溶液体积为200 mL,则该溶液的pH为________。
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氯化铁是常见的水处理剂,无水FeCl3 的熔点为282℃,沸点为315℃。工业上制备无水FeCl3 的一种工艺流程如下:
(1)氯化铁的净水原理和最常用的____________________(写出结晶水合物的化学式)净水原理相同。
(2)捕集器中温度超过400℃时,捕集到另一种物质,其相对分子质量为325,该物质的分子式为________。
(3)吸收塔中反应的离子方程式是__________________。
(4)从副产物FeCl3 溶液中获得FeCl3·6H2O 的方法是在溶液中加入适量的浓盐酸,再进行___________、__________、过滤,洗涤、晾干。
(5)FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定:称取m克无水氯化铁样品(不考虑杂质是否反应),溶于稀盐酸,再转移到100mL容量瓶,用蒸馏水定容;取出10mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入2-3滴淀粉溶液,当滴定终点时,用去cmol/L Na2S2O3溶液滴定用去VmL.
(已知:第一步反应2Fe3++2I—= I2+2Fe2+;第二步反应 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
该实验确定样品中氯化铁的质量分数为_________________。
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某消毒液的主要成分为 NaClO(混有少量NaCl)。
(1)该消毒液电解饱和的食盐水的方法制备,装置如图。写出该方法的总反应方程式:____________________。
(2)该消毒液中通入SO2气体时发生反应的离子方程式为:__________________。
(3)向盐酸酸化的FeCl2溶液中滴入少量该溶液,溶液颜色变成棕黄色,反应的离子方程式为_____________________。
(4)该消毒液做家用漂白精时,只要将该溶液露至在空气中就可以达到漂白效果。
(已知H2CO3的Ka1、Ka2与HClO的Ka关系为Ka1>Ka>Ka2)
用离子方程式解释其漂白原理___________________________。
(5)解释该消毒液不能与洁厕灵(主要成分为浓盐酸)混用的原因:_______________。
(6)为探究将一颗普通铁钉(含碳)放入该消毒液中发生腐蚀的原理,现设计如图实验装置,试写出碳电极上发生的电极反应式:______________________。
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氨气在产生、生活中都有广泛用途,所以,化学学习中对氨气认识十分重要。
(1)已知H-H键、N-H键、N≡N键的键能分别是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol,合成氨的热化学方程式为_____________。
(2)下列方法可以证明 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达平衡状态的是____。
①单位时间内生成n mol H2同时生成n molNH3
②单位时间内3molH—H键断裂同时有6 mol H—N键断裂
③温度和体积一定时,容器内压强不再变化
④c(N2)︰c(H2)︰c(NH3)=1︰3︰2
⑤反应速率2v(H2)= 3v(NH3)
⑥条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑦温度和体积一定时,混合气体的密度不再变化
(3) 25 ℃时,将工业生产中产生的NH3溶于水得0.1mol/L氨水20.0 mL,测得pH=11,则该条件下,NH3•H2O的电离平衡常数约为__________。向此溶液中加入少量的氯化铵固体时,[c(NH3•H2O) • c(H+)] / c(NH4+)值将______(“增大”“减小”或“不变”)。
(4)若向该氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,溶液中pH与pOH(pOH=-lg[OH-])的变化关系如图所示。
B点所加盐酸的体积_____(填“>”、“=”或“<”) 20.0 mL。C点溶液中离子浓度大小顺序为_____>____>_____>_____。
(5)常温下,向0.001mol/LAlCl3溶液中通入NH3直至过量,当pH=_________时,开始生成沉淀(已知:Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33)。
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铁是生产生活中应用最广泛的金属,炼铁技术备受关注,己知:
①2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g) △H=+460.5kJ/mol
②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol
③ 断裂lmol CO(s)气体中的化学键需要吸收1O76kJ的能量
断裂lmolCO2(s)气体中的化学键需要吸收1490kJ的能量
请回答下列问题:
(l)断裂1molC(s)中所有化学键需要吸收的能量为_________。
(2)T1℃时,向密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C,发生反应①,达到平衡后,CO2的浓度为a mol/L;其他条件不变,缩小容器容积,再次达到平衡时,CO2的浓度为bmol/L,则a____b (选填“>”“<”或“=”)。
(3)起始温度均为T2℃时,向容积为10L的三个恒容密闭容器中,分别加入一定量的Fe2O3和CO发生反应②,测得相关数据如表所示:
编号 | 容器 | 起始时物质的量/mol | 平衡时物质的量/mol | 平衡常数(K) | |
Fe2O3 | CO | Fe | |||
1 | 恒温 | 0.5 | 1.5 | 0.8 | K1 |
2 | 恒温 | 2 | 3 | m | K2 |
3 | 绝热 | 1 | 1.5 | n | K3 |
①T2℃时,容器1中反应的平衡常数Kl=_______。
② 容器2中,5min达到平衡,则0~5min内以CO2表示该反应的速率v(CO2)=_____。
③ 对于三个容器中的反应,下列说法正确的是(填选项字母)________。
A.m>2n B. 容器1和容器2中CO的平衡转化率al<a2
C. K1=K3 D. 平衡时气体压强:P3>Pl
(4)T2℃时,向恒压密闭容器中充入0.5molFe2O3和1.0molCO,发生反应② ,CO和CO2的物质的量浓度(c)与时间(t)的关系如图所示。
6min时,改变的外界条件为_________,理由为___________。
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工业上利用氟碳铈矿(主要成分CeCO3F)提取CeCl3的一种工艺流程如下:
请回答下列问题:
(1)CeCO3F中,Ce元素的化合价为_______。
(2)酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式:____________。
(3)向Ce(BF4)3为中加入KCl溶液的目的是_________。
(4)若溶液中的Ce3+沉淀完全,此时溶液的pH为_______(己知Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20)
(5)加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3,其中NH4Cl的作用是________。(6)准确称取0.7500g CeCl3样品置于锥形瓶中,加入适量过硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液将Ce3+氧取化为Ce4+,然后用0.1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗25.00mL标准溶液.(己知:Fe2++Ce4+= Ce3++Fe3+)
①已知:过二硫酸的结构式为,其中S元素的化合价为:______。 过硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液将Ce3+氧化为Ce4+的离子方程式为:_____________。
②该样品中CeCl3的质量分数为____________。
③若使用久置的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液进行滴定,测得该CeCl3样品的质童分数将______ (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
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