【题目】高铁酸钾(K2FeO4)是一新型、高效、无毒的多功能水处理剂。
(资料)K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4。
①A为制取氯气发生装置,其中盛放浓盐酸的仪器名称为___________。
②除杂装置B中的试剂为___________。
③C为制备K2FeO4装置,KOH溶液过量的原因是___________。
④D为尾气处理装置,发生反应的离子方程式为___________。
(2)探究 K2FeO4的性质。取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黃绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明K2FeO4能否氧化Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案I | 取少量溶液a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色。 |
方案Ⅱ | 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生。 |
①由方案I中溶液变红可知a中含有___________。该离子的产生___________(填“能”或“不能”)判断一定是由K2FeO4被Cl-还原而形成的。
②方案Ⅱ用KOH溶液洗涤的目的是___________。方案Ⅱ得出氧化性:Cl2___________FeO42-(填“>”或“<”)
(3)使用时经常通过测定高铁酸钾的纯度来判断其是否变质。K2FeO4在硫酸溶液中反应如下:_______ FeO42-+______H+===_______O2↑+________Fe3++________(配平及完成上述离子方程式)________。现取C中洗涤并干燥后样品的质量10g,加入稀硫酸,收集到0.672L气体(标准状况下)。则样品中高铁酸钾的质量分数约为___________。(计算结果保留到0.1%)
【答案】分液漏斗 饱和氯化钠溶液 K2FeO4微溶于KOH溶液,在碱性溶液中较稳定(或有利于生成K2FeO4) Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O Fe3+ 不能 排除ClO的干扰,防止干扰后续实验 < 4 FeO42-+ 20 H+= 3 O2↑+ 4 Fe3++ 10H2O 79.2%
【解析】
(1)①A为氯气发生装置,由高锰酸钾和浓盐酸反应制取得到Cl2;
②装置B为除杂装置,浓盐酸会挥发出HCl气体,使得产生的Cl2中混有HCl,需要除去HCl,可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的;
③C为制备K2FeO4装置,根据题目信息解答;
④通过碱液吸收尾气,写出离子方程式。
(2)①方案I中加入KSCN溶液至过量,溶液呈红色,说明反应产生Fe3+,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,注意K2FeO4在碱性溶液中稳定,酸性溶液中快速产生O2,自身转化为Fe3+;
②方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-,使用KOH溶液溶出K2FeO4晶体,可以使K2FeO4稳定析出,并且除去ClO-离子,防止在酸性条件下ClO-和Cl-反应产生Cl2干扰实验;Fe(OH)3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42-,可以说明Cl2的氧化性大于FeO42-,而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,方案Ⅱ是FeO42-在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2,注意两种反应体系所处酸碱性介质不一样;
(3)利用质量守恒定律和电子守恒来配平反应的化学方程式并进行相关计算;
(1)①A为氯气发生装置,由高锰酸钾和浓盐酸反应制取得到Cl2,其中盛放浓盐酸的仪器名称为分液漏斗;
②装置B为除杂装置,反应使用浓盐酸,浓盐酸会挥发产生HCl,使得产生的Cl2中混有HCl,需要除去HCl,可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的;
③ 根据题目信息可知,K2FeO4微溶于KOH溶液,在碱性溶液中较稳定(或有利于生成K2FeO4 );
④通过碱吸收尾气,发生反应的离子方程式为:Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O。
(2)①方案I中加入KSCN溶液至过量,溶液呈红色,说明反应产生Fe3+,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,注意K2FeO4在碱性溶液中稳定,酸性溶液中快速产生O2,自身转化为Fe3+,发生反应为:4FeO42-+20H+═4Fe3++3O2↑+10H2O;
②方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-,使用KOH溶液溶出K2FeO4晶体,可以使K2FeO4稳定析出,同时考虑到K2FeO4表面可能吸附ClO-,ClO-在酸性条件下可与Cl-反应生成Cl2,从而干扰实验,所以用KOH溶液洗涤的目的是:使K2FeO4稳定溶出,并把K2FeO4表面吸附的ClO-除尽,防止ClO-与Cl-在酸性条件下反应产生Cl2,避免ClO-干扰实验;Fe(OH)3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42-,可以说明Cl2的氧化性大于FeO42-,而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,方案Ⅱ是FeO42-在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2,两种反应体系所处酸碱性介质不一样,所以可以说明溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱,方案Ⅱ得出氧化性:Cl2<FeO42-。
(3)反应中FeO42-→ Fe3+,Fe元素从+6价降到+3价,得3个电子,O元素从-2价升高到0价,失去2个电子,根据得失电子守恒,FeO42-的计量数为4,O2的计量数为3,再根据原子守恒配平方程式为: 4 FeO42-+ 20 H+= 3 O2↑+ 4 Fe3++ 10H2O ;/span>
4 FeO42-+ 20 H+= 3 O2↑+ 4 Fe3++ 10H2O得:
4K2FeO4~ ~3O2↑
792 96
x 0.672L×1.429g·L-1
792/x=96/0.672L×1.429g·L-1
x≈7.92g.
则样品中高铁酸钾的质量分数为:
7.92g÷10g×100%=79.2%。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】以铁片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2mol电子时,下列说法正确的是( )
A. 铁片溶解1 mol,铜片上析出1 mol H2
B. 两极上溶解和析出的物质的质量相等
C. 铁片溶解2 g,铜片上析出1 g H2
D. 铁片溶解1 mol,转移电子1 mol
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在373K时,把0.5mol N2O4气体通入体积为5L的恒容密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2秒时,NO2的浓度为0.02 mol/L。在60秒时,体系已达平衡,此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A. 前2秒,以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol/(L·s)
B. 在2秒时体系内的压强为开始时的1.2倍
C. 在平衡时体系内含N2O40.20mol
D. 平衡时,如果再充入一定量N2O4, 则可提高N2O4的转化率
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点。人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。
(1)在上图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为__________能。
(2)人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下,将CO2和H2O转化为CH3OH,该反应的化学方程式为:2CO2(g)+4H2O(g)2CH3OH(g)+3O2(g)。一定条件下,在2L密闭容器中进行上述反应,测得n(CH3OH)随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
n(CH3OH)/mol | 0.000 | 0.040 | 0.070 | 0.090 | 0.100 | 0.100 | 0.100 |
①平衡时,氧气的物质的量浓度为____;用H2O(g)表示0~3 min内该反应的平均反应速率为_____。
②能说明该反应已达到平衡状态的是_____________。
A.n(CH3OH) :n(O2)=2 :3 B.容器内气体密度保持不变
C.容器内气体压强保持不变 D.υ正(H2O)=2υ逆(CO2)
(3)用人工光合作用得到的甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池,则氧气应通入该燃料电池的________极(填“正”或“负”),通入甲醇的一极的电极反应式为________________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】I.某同学设计如图所示装置探究氯气能否与水发生反应。气体a的主要成分是含有少量水蒸气的氯气。请回答下列问题:
(1)气体a由右图甲或乙制备 ,若选用图中的甲装置,反应的离子方程式是_____,若选用装置乙,其中的导管 a 的作用是_____。
(2)证明氯气和水发生反应的实验现象为_____________。
(3)该实验设计存在缺陷,为了克服该缺陷,需要补充装置D,其中发生反应的离子方程式为_________________。
II.如图为浓硫酸与铜反应及其产物检验的实验装置
回答下列问题:
(1)指出试管c中产生的实验现象:______________________。
(2) 用可抽动的铜丝代替铜片的优点___________。
(3)写出浓硫酸与铜反应的化学方程式:_____________________________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】实验室制备硝基苯实验装置和步骤如下:
(实验步骤)
取100 mL烧杯,用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混合液,将混合酸小心加入B中,把18 mL(15.84 g)苯加入A中。向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀,在50~60℃下发生反应,直至反应结束。
将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中,依次用少量水、5% NaOH溶液和水洗涤。分出的产物加入无水CaCl2颗粒,静置片刻,弃去CaCl2,进行蒸馏纯化,收集205~210 ℃馏分,得到纯硝酸基苯18.00 g。请回答:
(1)装置B的名称是________,装置C的作用是________________。
(2)实验室制备硝基苯的化学方程式是____________________________。
(3)配制混合液时,_____(填“能”或“不能”)将浓硝酸加入到浓硫酸中,说明理由_________。
(4)为了使反应在50~60 ℃下进行,常用的方法是__________。
(5)在洗涤操作中,第二次水洗的作用是____________________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列热化学方程式中的ΔH最小的是
A. NaOH (aq) + HCl (aq) ===NaCl (aq) + H2O (l) ΔH1
B. NaOH (aq) + H2SO4 (aq) === Na2SO4 (aq) + H2O (l) ΔH2
C. CH3COOH (aq) + NaOH (aq) ===CH3COONa (aq) + H2O (l) ΔH3
D. NaOH (aq) + H2SO4 (浓) ===Na2SO4 (aq) + H2O (l) ΔH4
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某主族元素R的最高正化合价与负化合价代数和为6,下列叙述正确的是( )
A. R是第ⅦA族元素
B. R的最高价氧化物为RO3
C. R的气态氢化物是可燃性气体
D. R的气态氢化物易溶于水显碱性
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】当前能源危机是一个全球性问题,开源节流是应对能源危机的重要举措。
(1)下列做法有利于能源“开源节流”的是________(填字母)。
A.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
B.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
C.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料
D.减少资源消耗,加大资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
则在通常状况下,金刚石和石墨相比较,________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热ΔH=________。
(3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ/mol、497kJ/mol。N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +180.0kJ/mol。NO分子中化学键的键能为__________________kJ/mol。
(4)综合上述有关信息,请写出用CO除去NO生成无污染气体的热化学方程式:_______________________________。
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com