【题目】二氧化锰在生活和化学实验中有广泛应用。海底蕴藏着丰富的锰结核矿,其主要成分是MnO2。1991年由Allen等人研究,用硫酸淋洗后使用不同的方法可制备纯净的MnO2,其制备过程如下图所示:
(1)步骤Ⅰ中,试剂甲必须具有的性质是________(填序号)。
A.碱性 B.稳定性 C.氧化性 D.还原性
(2)用惰性材料作电极,电解硫酸锰溶液制二氧化锰,写出阳极反应式:_____________________。步骤Ⅲ中,以KClO3为氧化剂,当生成0.050 mol MnO2时,消耗0.10 mol·L-1的KClO3溶液200 mL,该反应的离子方程式为____________________________________________。
(3)用100 mL 12.0 mol·L-1的浓盐酸与足量MnO2混合后,加热,反应产生的氯气在标准状况下体积范围为________________。工业上可以用实验室制氯气的残余物质溶液吸收氯气,获得Mn2O3,Mn2O3广泛应用于电子工业、印染工业等领域。请写出该化学反应的离子方程式:__________________。
(4)二氧化锰是实验室制取氧气的催化剂。下列是某同学设计实验探究双氧水分解实验方案;
实验 | 20.0 mL双氧水溶液浓度 | 粉状MnO2 | 温度 | 待测数据 |
Ⅰ | 5% | 2.0 g | 20℃ | |
Ⅱ | 5% | 1.0 g | 20℃ | |
Ⅲ | 10% | 1.0 g | 20℃ | |
Ⅳ | ω | 2.0 g | 30℃ |
①实验Ⅱ和Ⅲ的结论是____________________________________________________。
②利用实验Ⅰ和Ⅳ探究温度对化学反应速率的影响,w=________。本实验待测数据是______。
【答案】DMn2+-2e-+2H2O===MnO2↓+4H+2ClO+5Mn2++4H2O===5MnO2+Cl2↑+8H+V(Cl2)<6720 mL2Mn2++Cl2+3H2O===Mn2O3+6H++2Cl-其他条件不同,反应物浓度越大,反应速率越快5%收集等体积氧气所需要的时间
【解析】
(1)锰结核矿与试剂甲反应后生成+2价锰离子,锰元素的化合价降低,被还原,则试剂甲具有还原性,故答案为:D;
(2)电解硫酸锰溶液时,阳极发生氧化反应,+2价的锰离子被氧化成二氧化锰,电极反应式为:Mn2+-2e-+2H2O===MnO2↓+4H+;生成0.050 mol二氧化锰时,失去电子的物质的量:0.050 mol×2=0.100 mol;设还原产物中氯元素化合价为+x,n(kClO3)=0.2 L×0.1 mol·L-1=0.02 mol。由电子守恒知,0.02 mol×(5-x)=0.100 mol,x=0,氯酸钾被还原后产物为氯气,则反应的离子反应方程式为:2ClO+5Mn2++4H2O===5MnO2+Cl2↑+8H+;故答案为:Mn2+-2e-+2H2O===MnO2↓+4H+; 2ClO+5Mn2++4H2O===5MnO2+Cl2↑+8H+; (3)由于浓盐酸的挥发、浓盐酸变成稀盐酸时不能与二氧化锰发生反应,生成的氯气体积小于理论值,浓盐酸所含HCl的物质的量为:12mol/L×0.1L=1.2mol/L,由反应方程式:MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O可得产生氯气的物质的量理论值为:1.2mol÷4=0.3mol,其体积为:0.3mol/L×22.4L/mol=6.72L;实验室制氯气的残余物质溶液中含有Mn2+,可被氯气氧化为Mn2O3,反应的离子方程式为:2Mn2++Cl2+3H2O===Mn2O3+6H++2Cl-,故答案为:V(Cl2)<6720 mL;2Mn2++Cl2+3H2O===Mn2O3+6H++2Cl-;
(4)①实验Ⅱ和Ⅲ的双氧水浓度不同,其它条件均相同,则通过实验对比来探究浓度对化学反应速率的影响,故答案为:其他条件不同,反应物浓度越大,反应速率越快;
②实验Ⅰ和Ⅳ的对比实验是探究温度对化学反应速率的影响的,则其它条件须控制相同,实验Ⅰ中双氧水的浓度为5%,故w=5%;比较在不同条件下双氧水的分解速率,可通过测定收集一定体积气体所需要的时间或测定在相同时间内产生气体的体积来比较不同条件下反应的快慢,故答案为:5%、收集等体积氧气所需要的时间;
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【题目】对于反应Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,下列叙述不正确的是
A. 反应过程中能量关系可用上图表示
B. 若将该反应设计成原电池,锌为负极,碳为正极,稀硫酸溶液做电解质
C. 若设计为原电池,当有32.5 g锌溶解,负极放出11.2 L气体(标准状况下)
D. 若设计为原电池,负极有电流流入
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【题目】元素①~⑧在元素周期表中的位置如下,回答有关问题:
(1)写出⑦元素名称_________,表中能形成两性氢氧化物的元素是__________(填元素符号)。
(2)画出⑥的离子结构示意图___________,写出②含有10个中子的核素的化学符号_________。
(3)由②④⑥三种元素组成的一种盐在空气中放置会变质,请用化学方程式表示变质的反应_________________________________。
(4)①②⑥⑧四种元素能组成多种盐(每种盐中都只含有这四种元素),写出其中两种盐溶液能发生反应的离子方程式_________________________________________。
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【题目】下列叙述正确的是 ( )
A. 非金属原子间只能形成共价键
B. 非金属原子间不可能形成离子化合物
C. 离子化合物中可能有共价键
D. 共价化合物中可能有离子键
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【题目】已知反应C(s)+CO2(g)=2CO(g),下列措施能使其反应速率减小的是
A. 适当减少木炭的量 B. 将木炭块变为木炭粉
C. 加热反应物 D. 扩大反应容器的体积
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【题目】有 A、B、C三种短周期元素。A—离子的电子层结构和氖原子相同;短周期元素中B的最高价氧化物对应的水化物碱性最强;C的最外层电子数是其内层电子数的3倍。试推断:
(1)这三种元素分别是:A______、B______、C______;(用元素符号表示)
(2)请写出A—的离子结构示意图__________;
(3)B与C形成的化合物B2C2中含有的化学键类型有_______________;
(4)B元素的最高价氧化物对应的水化物与足量硫酸溶液反应的化学方程式为________________。
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【题目】冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重,必须处理达标后才能排放。
Ⅰ.用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。
(1)已知:①4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(l) ΔH1=a kJ·mol1
②4NH3(g)+3O2(g) =2N2(g)+6H2O(l) ΔH2=b kJ·mol1
③C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH3=c kJ·mol1
则反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的ΔH=________。
(2)在容积不变的密闭容器中,一定量的NO与足量的C发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g) + CO2(g) ΔH= Q kJ·mol1,平衡时c(NO)与温度T的关系如图1所示,下列说法正确的是________。
A.其他条件不变,改变活性炭的用量,平衡一定不移动
B.该反应的Q>0,所以T1、T2、T3对应的平衡常数:K1<K2<K3
C.温度为T2时,若反应体系处于状态D,则此时 υ(正)>υ(逆)
D.若状态B、C、D体系的压强分别为p(B)、p(C)、p(D),则p(D)=p(C)>p(B)
(3)已知某温度时,反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡常数K=,在该温度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO发生反应,t1时刻达到平衡,请在图2中画出反应过程中c(NO)随时间t的变化曲线。_________________
Ⅱ.用纳米铁粉或电解法处理废水中的硝酸盐。
(4)纳米铁粉处理污水中NO3的离子方程式为:4Fe+NO3–+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。
实验证实,pH偏低将会导致NO3的去除率下降,其原因是________________。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO3的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是________________________。
(5)电解法处理水中硝酸盐的原理是:以金属Pt作电极,用质子交换膜把溶液分为阴阳两极区,阴极区为含硝酸盐的工业废水,接通直流电源进行电解,产物为N2。请写出阴极的电极反应式____________。
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【题目】化石能源的脱硫处理是环保热点问题。
用臭氧处理燃煤烟气脱硫的主要反应如下: ,向1L反应装置充入和,经过相同反应时间t后剩余的物质的量与温度关系如图所示:
已知臭氧会转化成氧气:,在上述反应条件下臭氧分解率与温度关系如下:
温度 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
分解率 | 0 | 0 | 0 | 4 | 20 | 81 |
关于脱硫的主要反应,下列说法错误的是______________。
时,缩小反应装置的体积可以提高相同时间t内的转化率
点该反应处于平衡状态
随温度的升高,正反应速率变大,逆反应速率减小
以后随着温度升高,的物质的量增多的原因可能是______________________。
已知时的平衡常数,求该温度下反应的平衡常数__________。
其他条件不变,经过相同反应时间,在图中画出剩余的物质的量在点温度范围内的关系趋势图____________。
烟气脱硫后续还需用碱液吸收形成,溶液pH为之间时在电解池阴极上被还原成连二硫酸根,写出该电极反应式:___________________________。
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