【题目】纳米级Co3O4是一种电极材料,可用草酸盐湿式沉淀—煅烧分解法制备。
(1)先用(NH4)2C2O4溶液和CoCl2溶液为原料制取难溶于水的CoC2O4·2H2O晶体。
①已知25 ℃,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,H2C2O4的Ka1=5.6×10-2,Ka2=5.4×10-5。(NH4)2C2O4溶液的pH__ (填“>”“=”或“<”)7。
②反应时,使(NH4)2C2O4过量的原因是________________________。
(2) 为确定由CoC2O4·2H2O获得Co3O4的最佳煅烧温度,准确称取4.575 g的CoC2O4·2H2O样品,在空气中加热,固体样品的剩余质量随温度的变化如图所示(已知385 ℃以上残留固体均为金属氧化物)
①B处的物质为________(填化学式)。
②经测定,205~385 ℃的煅烧过程中,产生的气体为CO2,计算AB段消耗O2在标准状况下的体积。(写出计算过程,结果保留2位有效数字) ________。
【答案】< 使Co2+充分沉淀(或提高Co2+的沉淀率) Co3O4 n(CoC2O4·2H2O)=4.575 g/183 gmol-1=0.025 mol
CoC2O4·2H2O中m(H2O)=0.025 mol×2×18 g·mol-1=0.9 g
CoC2O4·2H2O中m(CoC2O4)=4.575 g-0.9 g=3.675 g
根据图中A点数据可知,A为CoC2O4
AB段发生反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2
V(O2)=2/3×0.025 mol×22.4 L·mol-1=0.37 L (其他合理计算步骤也给分)
【解析】
(1) ①电解质越弱,相应的离子水解程度越大;
②为制备难溶于水的CoC2O4·2H2O晶体,反应更充分,可使(NH4)2C2O4过量;
(2)①根据钴元素守恒计算产物成分。;
②结合元素守恒法推出A的剩余固体的成分,再根据实际反应的化学方程式的计量数分析作答。
(1) ①(NH4)2C2O4溶液中,铵根离子水解显酸性,C2O42-以第一步水解为主,其水解方程式为:C2O42- +H2O HC2O4-+OH-,其水溶液显碱性,又Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,H2C2O4的Ka2=5.4×10-5,弱电解质的电离平衡常数越小,盐溶液水解程度越大,则铵根离子的水解程度大于草酸根离子的水解程度,使(NH4)2C2O4溶液显酸性,即pH < 7,
故答案为:<;
②反应时,使(NH4)2C2O4过量,可使Co2+充分沉淀,提高Co2+的沉淀率,
故答案为:使Co2+充分沉淀(或提高Co2+的沉淀率);
(2)①4.575 g的CoC2O4·2H2O中Co原子的物质的量 = = 0.025 mol,若获得的产物为Co3O4,则其质量应为×0.025 mol×241 g/mol = 2.008 g,根据图示信息可知,B处的物质为Co3O4,
故答案为:Co3O4;
②因CoC2O4·2H2O 的质量为4.575 g,则n(CoC2O4·2H2O)=4.575 g/183 gmol-1=0.025 mol
而CoC2O4·2H2O中结晶水的质量为m(H2O)=0.025 mol×2×18 g·mol-1=0.9 g,
可得CoC2O4·2H2O中CoC2O4的质量m(CoC2O4)=4.575 g-0.9 g=3.675 g
根据图中A点数据可知,A的成分为CoC2O4
故AB段发生反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2
再标准状况下,所得氧气的体积V(O2)=×0.025 mol×22.4 L·mol-1=0.37 L
答案为:n(CoC2O4·2H2O)=4.575 g/183 gmol-1=0.025 mol
CoC2O4·2H2O中m(H2O)=0.025 mol×2×18 g·mol-1=0.9 g
CoC2O4·2H2O中m(CoC2O4)=4.575 g-0.9 g=3.675 g
根据图中A点数据可知,A为CoC2O4
AB段发生反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2
V(O2)=2/3×0.025 mol×22.4 L·mol-1=0.37 L (其他合理计算步骤也给分)
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【题目】用如图装置来分离CO2和CO混合气体并干燥,图中a、c、d为止水夹,b为分液漏斗活塞,通过Y形管和止水夹分别接两个球胆,现装置内空气已排尽,为使实验成功,甲、乙、丙分别盛放的试剂为()
甲 | 乙 | 丙 | |
A | 饱和NaHCO3溶液 | 12 mol·L-1盐酸 | 18.4 mol·L-1 H2SO4 |
B | 饱和Na2CO3溶液 | 2 mol·L-1 H2SO4 | 饱和NaOH溶液 |
C | 饱和NaOH溶液 | 2 mol·L-1 H2SO4 | 18.4 mol·L-1 H2SO4 |
D | 18.4 mol·L-1 H2SO4 | 饱和NaOH溶液 | 18.4 mol·L-1 H2SO4 |
A. A B. B C. C D. D
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【题目】废水中过量的氨氮(NH3和NH4+)会导致水体富营养化。某科研小组用NaClO氧化法处理氨氮废水。已知:①HClO的氧化性比NaClO强;②NH3比NH4+更易被氧化;③国家标准要求经处理过的氨氮废水pH要控制在6~9。
(1)pH=1.25时,NaClO可与NH4+反应生成N2等无污染物质,该反应的离子方程式为_____。
(2)进水pH对氨氮去除率和出水pH的影响如下图所示
①进水pH为1.25~2.75范围内,氨氮去除率随pH升高迅速下降的原因是_____
②进水pH为2.75~6.00范围内,氨氮去除率随pH升高而上升的原因是_____
③进水pH应控制在_____左右为宜。
(3)为研究空气对NaClO氧化氨氮的影响,其他条件不变,仅增加单位时间内通入空气的量,发现氨氮去除率几乎不变。其原因可能是_____(填字母)。
a.O2的氧化性比NaClO弱 b.O2氧化氨氮速率比NaClO慢
c.O2在溶液中溶解度比较小 d.空气中的N2进入溶液中
(4)利用微生物燃料电池可以对氨氮废水进行处理,其装置如图所示。闭合电路后,负极室与正极室均产生氮气,则负极室中NH4+发生反应的电极反应式为_____。该装置除了能对氨氮废水进行处理外,另一个突出的优点是_____。
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【题目】现用CCl4从溶有碘的氯化钠溶液中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液。其实验操作可分解为如下几步:
A.把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中;
B.把50mL混合溶液和15mL CCl4加入分液漏斗中,并盖好玻璃塞;
C.检查分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏夜;
D.倒转漏斗用力振荡,并不时旋开活塞放气,最后关闭活塞,把分液漏斗放正;
E.旋开活塞,用烧杯接收溶液;
F.从分液漏斗上口倒出上层水溶液;
G.将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔;
H.静置,分层。
就此实验,完成下列填空:
(1)正确操作步骤的顺序是(用上述各操作的编号字母填写)____
AG EF。
(2)上述E步骤的操作中应注意___;上述G步骤操作的目的是____。
(3)已知碘在酒精中的溶解度比在水中的大得多,能不能用酒精来萃取碘水中的碘___(填“能”或“不能”),其理由是____。
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【题目】某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。为了减少污染并变废为宝,工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜。
(1)步骤1的主要操作是__________,需用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外有________。
(2)步骤2中发生反应的化学方程式为___________________________
(3)步骤3中发生反应的化学方程式为___________________________
(4)步骤4中涉及的操作是:蒸发浓缩、_________、过滤、洗涤、烘干。
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【题目】钒是一种熔点很高的金属,具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性,有延展性、硬度大,无磁性。广泛应用于钢铁、航空航天、能源、化工等领域。工业上常用钒炉渣(主要含FeOV2O3,还有少量SiO2、P2O5等杂质)提取V2O5的流程如图:
(1)焙烧的目的是将FeOV2O3转化为可溶性NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价,写出该反应的化学方程式 _________________________________
(2)加MgSO4溶液的步骤中,滤渣的主要成分是_____________(用化学式表示)。
(3)沉钒过程中的发生反应的离子方程式为_________________,得到的固体物质往往需要洗涤,写出实验室洗涤NH4VO3沉淀的操作方法_______________。
(4)元素钒在溶液中还可以 以V2+(紫色)、V3+(绿色)、VO2+(蓝色)、VO2+(黄色)等形式存在.某利用钒元素微粒间的反应来设计的可充电电池的工作原理如图示,已知溶液中还含有1 mol 硫酸,请回答下列问题:
①充电时,左槽电极上发生的电极反应式为________________
②放电过程中,右槽溶液颜色变化为_______________________,若此时外电路转移了3.01×1022个电子,则左槽溶液中H+的变化量Δn(H+)=_________。
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【题目】一定条件下的密闭容器中有如下反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-906 kJ·mol-1,下列叙述正确的是
A. 2 mol NH3和5 mol O2充分反应,达到平衡时放出热量为453 kJ
B. 平衡时5v正(O2)=4v逆(NO)
C. 平衡后降低温度,混合气体中NH3含量减小
D. 平衡后减小压强,混合气体平均摩尔质量增大
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【题目】某同学设计如下实验方案,以分离KCl和BaCl2两种固体混合物,试回答下列问题:
供选试剂:Na2SO4溶液、K2CO3溶液、K2SO4溶液、盐酸
(1)操作①的名称是________,操作②的名称是____________。
(2)试剂a是____________(填化学式,下同),试剂b是__________,固体B是____________。
(3)加入试剂a所发生反应的化学方程式为__________________________________。
加入试剂b所发生反应的化学方程式为____________________________________。
(4)该方案能否达到实验目的:__________________________(填“能”或“不能”)。若不能,应如何改进?(若能,此问不用回答)__________。
(5)若要测定原混合物中BaCl2的质量分数,除了要准确称量混合物的质量外,至少还要获得的数据是____的质量。
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