练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    10．高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途．
    Ⅰ．高铁酸钾（K2FeO3）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中．如图1是高铁电池的模拟实验装置：

    （1）该电池放电时正极的电极反应式为FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3↓+5OH-；若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，理论消耗Zn0.2g（已知F=96500C/mol）．
    （2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向右移动（填“左”或“右”）；若用阳离
    子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动（填“左”或“右”）．
    （3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定．
    Ⅱ、工业上湿法制备K2Fe04的工艺流程如图3．

    （4）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：
    2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O
    （5）加入饱和KOH溶液的目的是减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出
    （6）已知25℃时Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，此温度下若在实验室中配制5mol/L　l00mL　FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入2.5mL　2mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）．

    分析 Ⅰ．（1）根据电池装置，Zn做负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，左边烧杯只能生成三价铁，三价铁离子在碱溶液中沉淀下来，则正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3；根据电子转移计算Zn的质量；
    （2）盐桥可起到平衡电荷，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；
    （3）由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定；
    Ⅱ．氯化铁溶液中加入次氯酸钠和氢氧化钠，发生反应为：2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，将Na2FeO4粗产品在40%KOH溶液中溶解，过滤除去杂质NaCl，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，高铁酸钾易溶于水，难溶于异丙醇，用异丙醇代替水洗涤产品可以减少高铁酸钾的损耗，同时洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾．
    （4）其中Fe元素化合价由+3价升高为+6价，共升高3价，Cl元素化合价由+1价降低为-1，价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，则FeCl3的系数为2、NaClO的系数为3，再根据原子守恒配平；
    （5）加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出；
    （6）根据Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=4.0×10-38计算开始沉淀时c（OH-），再根据水的离子积计算溶液中c（H+），根据稀释定律计算需要盐酸的体积．

    解答 解：Ⅰ．（1）根据电池装置，Zn做负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，左边烧杯只能生成三价铁，三价铁离子在碱溶液中沉淀下来，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3，正极电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3↓+5OH-，若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，通过电子为$\frac{1A×600s}{96500C/mol}$，则理论消耗Zn为$\frac{1A×600s}{96500C/mol}$×$\frac{1}{2}$×65g/mol=0.2g，
    故答案为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3↓+5OH-；0.2；
    （2）盐桥中阴离子移向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，放电时盐桥中氯离子向右移动，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动，
    故答案为：右；左；
    （3）由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定，
    故答案为：使用时间长、工作电压稳定；
    Ⅱ．氯化铁溶液中加入次氯酸钠和氢氧化钠，发生反应为：2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，将Na2FeO4粗产品在40%KOH溶液中溶解，过滤除去杂质NaCl，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，高铁酸钾易溶于水，难溶于异丙醇，用异丙醇代替水洗涤产品可以减少高铁酸钾的损耗，同时洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾．
    （4）其中Fe元素化合价由+3价升高为+6价，共升高3价，Cl元素化合价由+1价降低为-1，价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，则FeCl3的系数为2、NaClO的系数为3，再根据原子守恒配平后反应方程式为：2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，
    故答案为：2、10、3、2、9、5；
    （5）加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出，
    故答案为：减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出；
    （6）溶液中c（Fe3+）=5mol/L，根据Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=4.0×10-38，可知开始沉淀时c（OH-）=2×10-13mol/L，则溶液中c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，根据稀释定律，需要盐酸的体积为$\frac{0.05mol/L×100mL}{2mol/L}$=2.5mL，
    故答案为：2.5．

    点评 本题考查原电池工作原理、物质制备工艺流程，侧重考查物质制备方法的分析应用，掌握物质性质和平衡移动原理以及化学电池工作原理是解题关键，（1）中电极反应式书写为难点，题目应该给出一定的信息，题目难度中等．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    20．相对分子质量为72的烷烃，它的一氯代物只有一种，此烷烃的结构简式为C（CH3）4．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    1．下列操作正确的是（　　）
    A．用pH试纸测定溶液的酸碱性时，应先用蒸馏水将其润湿
    B．利用焰色反应鉴定样品中是否含有K+时，应透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色
    C．在中和滴定过程中，视线应始终注视滴定管内的液面变化
    D．将溴水中的溴单质提取出来，应使用酒精作萃取剂

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    18．A、B属于短周期元素，A的阳离子与B的阴离子具有相同的电子层结构．以下关于A、B的比较中，不正确的是（　　）
    A．原子半径：A＜BB．原子序数：A＞B
    C．原子最外层电子数：B＞AD．元素所在的周期数：A＞B

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    5．草药莪术根茎中含有一种色素，它的结构简式为，用它制成的试纸可以检验溶液的酸碱性．能够跟1mol该化合物起反应的Br2水溶液或H2的最大用量分别是（　　）
    A．3mol  3molB．3mol  5molC．6 mol  10 molD．6 mol  8 mol

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    15．已知碳元素能形成多种金属碳化物，如碳化钙，俗称为电石．
    （1）电石（CaC2）是用CaO与焦炭在电炉中加强热反应生成的，写出此反应的化学方程式CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC2+CO，CaC2中含有化学键的类型为离子键和非极性共价键，C22-与N2互为等电子体，C22-的电子式可表示为，其中α键和π键数目之比为1：2．
    （2）已知MgO、CaO的熔点分别为2852℃、2614℃，分析熔点差异的原因是氧化镁的晶格能大于氧化钙．
    （3）苯丙氨酸是一种重要的氨基酸，其结构如图1所示，分子中第一电离能最大的原子价电子排布式是s2sp3，其中碳原子的杂化方式有sp2、sp3．
    （4）已知CaF2晶体（如图2，Ca2+处于面心）的密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德常数，相邻的两个Ca2+的核间距为a cm，则CaF2的摩尔质量（M）可以表示为$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$g/mol．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    2．下列有机物中，能发生消去反应生成2种烯烃，又能发生水解反应的是（　　）
    A．1-溴丁烷B．2-甲基-3-氯戊烷
    C．2，2-二甲基-1-氯丁烷D．一氯甲烷

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    5．人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程．
    （1）已知分子式为C6H6的结构有多种，其中的两种为
    ①这两种结构的区别表现在定性方面（即化学性质方面）：Ⅰ不能而Ⅱ能ab （填入编号，）
    A．被酸性高锰酸钾溶液氧化   B．与溴水发生加成反应
    C．与溴发生取代反应         D．与氢气发生加成反应
    定量方面（即消耗反应物的量的方面）：1mol C6H6与H2加成，Ⅰ需3mol，而Ⅱ需2mol．
    ②今发现C6H6还可能有另一种如图所示 的立体结构，该结构的二氯代物有3种．
    （2）已知萘的结构简式为，该结构简式不能解释萘的下列A事实（填编号）．
    A．萘不能使酸性高锰酸钾溶液褪色       B．萘能与H2发生加成反应
    C．萘分子中所有原子在同一平面上       D．一溴代萘（C10H7Br）只有两种同分异构体．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    6．下列反应前后物质的总能量变化能用右图表示的是（　　）
    A．生石灰和水的反应B．木炭在氧气中燃烧
    C．石灰石在高温下的分解反应D．盐酸与氢氧化钠溶液的反应

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案