高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,可作为水处理剂和高容量电池材料。工业上生产高铁酸钾的工艺流程如下:
已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水,微溶于KOH溶液,难溶于异丙醇;②在0℃-5℃,强碱性溶液中比较稳定;③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解;④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2
请完成下列填空:
(1)已知Cl2与KOH在低温下可制得KClO,请写出化学反应方程式____________。
(2)在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是____________________。
(3)生产K2FeO4的化学反应方程式为________________,制备K2FeO4时,须将Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中,并且不断搅拌,采用这种混合方式的原因是___________________。
(4)请补充完整由“反应液Ⅱ”得到K2FeO4晶体的实验步骤。(可选用的试剂:NaOH溶液、KOH溶液、蒸馏水和异丙醇)
① 向反应液Ⅱ中加入饱和________,在冰水浴中静置结晶后过滤,得K2FeO4粗产品;
② 将K2FeO4粗产品溶解在___________中,再次在冰水浴中静置结晶后过滤,得到较纯净的K2FeO4;
③ 将K2FeO4晶体再用少量__________洗涤,低温真空干燥,得到高铁酸钾成品。
(5)从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4晶体后,可以得到的副产品有_________(写化学式)。
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硫的化合物在生产生活中有广泛应用。
(1)硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法,其流程示意图如下:
① 上述流程中采用稀碱液比用热水更好,理由是__________________。
② 取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌。若反应后测得溶液的pH=4,则此时溶液中c( S2-)=______mol·L-1。(已知:常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20)
(2)工业上常利用废碱渣(主要成分Na2CO3)吸收硫酸厂尾气中的SO2制备无水Na2SO3。KIO3滴定法可测定成品中Na2SO3的含量:室温下将0.1260g 成品溶于水并加入淀粉做指示剂,再用0.01000 mol·L−1 KIO3酸性标准溶液滴定至终点,消耗KIO3溶液31.25mL。
① 滴定终点观察到的现象为:_____________________。
② 成品中Na2SO3的质量分数是_________(请写出计算过程)。
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化合物H是合成植物生长调节剂赤霉酸的重要中间体,其合成路线如下:
(1)化合物E的含氧官能团为______和______(填官能团的名称)。
(2)反应②的类型为__________。
(3)写出一种满足下列条件的C的同分异构体的结构简式____________。
I.分子含有1个苯环;
II.能发生银镜反应和水解反应;
III.分子有4种不同化学环境的氢。
(4)化合物C被氧化生成化合物D,D的结构简式为_______________。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以为有机原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用,可选择适当有机溶剂,合成路线流程图示例见本题题干)___________________。
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湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。一种由铜镉渣生产金属镉的流程如下:
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol/L计算):
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cd(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.2 |
沉淀完全的pH | 3.3 | 9.9 | 9.5 |
(1)浸出过程中,不采用通入空气的方法进行搅拌,原因是防止将Cu氧化浸出,其离子方程式是__________________。
(2)除钴过程中,锌粉会与As2O3形成微电池产生AsH3。该微电池的正极反应式为_____。
(3)除铁时先加入适量KMnO4,再加入ZnO调节pH。
① 除铁过程中,理论上参加反应的物质n(KMnO4)∶n(Fe2+)=_________。
② 除铁时加入ZnO控制反应液pH的范围为________________。
(4)若上述流程中投入的KMnO4不足量,则待电解溶液中有Fe元素残余。请设计实验方案加以验证:_____________________。
(5)净化后的溶液用惰性电极电解可获得镉单质。电解废液中可循环利用的溶质是_____。
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合成氨的流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是 , ;氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式 , ;
(2)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,设备A的名称是 ,其中发生的化学反应方程式为 ;
(3)设备B的名称是 ,其中m和n是两个通水口,入水口是 (填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是 ;
(4)设备C的作用是 ;
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过以下反应来实现:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化率超过90%,则起始物中的c(H2O):c(CO)不低于 。
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铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:
(1)铜原子基态电子排布式为 ;
(2)用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00g·cm-3,则铜晶胞的体积是
cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 (列式计算,己知Ar(Cu)=63.6);
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为 。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为 ;
(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是 ,反应的化学方应程式为 。
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(9分)
实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚。
用少量的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷的装置如下图所示:
有关数据列表如下:
乙醇 | 1,2-二溴乙烷 | 乙醚 | |
状态 | 色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/g·cm-3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
熔点/℃ | 一l30 | 9 | -1l6 |
回答下列问题:
(1)在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是 ;(填正确选项前的字母)
a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入 ,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母)
a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)判断该制各反应已经结束的最简单方法是 ;
(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在 层(填“上”、“下”);
(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用 洗涤除去;(填正确选项前的字母)
a.水 b.氢氧化钠溶液 c.碘化钠溶液 d.乙醇
(6)若产物中有少量副产物乙醚.可用 的方法除去;
(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是 ;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是 。
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[化学——选修2:化学与技术]
高锰酸钾()是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是 。
(2)“平炉”中发生的化学方程式为 。
(3)“平炉”中需要加压,其目的是 。
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4,MnO2和 (写化学式)。
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为
,阴极逸出的气体是 。
③“电解法”和“歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为 。
(5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为
(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
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元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是_________。
(2)CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。
②由图可知,溶液酸性增大,CrO42−的平衡转化率__________(填“增大“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为__________。
③升高温度,溶液中CrO42−的平衡转化率减小,则该反应的ΔH_________(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−,利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10−5 mol·L−1)时,溶液中c(Ag+)为_______ mol·L−1,此时溶液中c(CrO42−)等于__________ mol·L−1。(已知Ag2 CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10)。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72−还原成Cr3+,反应的离子方程式为______________。
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碳及其化合物在生活、化工领域发挥着重要的作用。试回答下列问题:
(1)有科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。若重整系统发生的反应中,则重整系统中发生反应的化学方程式为______________。
(2)以CO2为原料利用电解法可制取乙烯,其装置如图所示。电极a为电源的_____(填正极”或“负极” ),溶液中的H+由_______(填“阴”或“阳”,下同)极区流向____极区。
(3)草酸锌可应用于有机合成、电子工业等。工业上制取ZnC2O4的原理如图所示(电解液不参加反应),Zn电极是________(填“正” “负”“阴”或“阳”)极。己知在Pb电极区得到ZnC2O4,则Pb电极上的电极反应式为_________________。
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