【题目】以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
(1)铅是碳的同族元素,且比碳多4个电子层,则铅位于元素周期表第____周期___族
(2)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的离子方程式是________________。
(3)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
i:2Fe2++ PbO2+4H++SO42=2Fe3++PbSO4+2H2O ii: ……
① 写出ii的化学方程式:_________________________。
② 请设计实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入__________溶液,溶液无颜色变化,再加入少量PbO2,溶液变为________色。
b.向a得到的溶液中加入___________________,溶液恢复原来的颜色。
(4)过程II中过滤操作所需要的玻璃仪器有__________________________。
【答案】六 IVA Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O Pb+Fe2(SO4)3=2FeSO4+PbSO4 KSCN 红色 过量Pb 烧杯、玻璃棒、漏斗
【解析】
以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,含铅废料加入硫酸亚铁、稀硫酸加热反应过滤得到PbSO4粗品,加入10%的氢氧化钠溶液加热反应,冷却过滤得到PbO粗品,粗PbO提纯得到纯 PbO。
(1)铅是碳的同族元素,且比碳多4个电子层,则铅有六个电子层,碳位于第四主族,则铅位于元素周期表第六周期IVA族;
正确答案:六 IVA
(2)根据题给化学工艺流程知,过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,离子方程式书写时注意只有易溶于水的强电解质才可以拆成离子的形式;
正确答案:Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O;
(3)①催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质反应前后保持不变.根据题给信息知反应i中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应ii中Fe3+应该被Pb还原为Fe2+,化学方程式为:Pb+Fe2(SO4)3= FeSO4+PbSO4
正确答案:Pb+Fe2(SO4)3=2FeSO4+PbSO4;
②a实验证明发生反应i,则b实验需证明发生反应ii,实验方案设计注意铁离子特征反应的应用,a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红,亚铁离子被氧化为铁离子,
b.取a中红色溶液少量,溶液中存在平衡,Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,加入过量Pb,和平衡状态下铁离子反应生成亚铁离子,平衡逆向进行充分反应后,红色褪去,
正确答案: 红色 过量Pb
(3)过滤操作需要用到的仪器用品:烧杯、漏斗、带铁圈的铁架台、玻璃棒、滤纸;玻璃仪器有烧杯、漏斗、、玻璃棒;
正确答案:烧杯、玻璃棒、漏斗。
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【题目】根据题意解答
(1)某实验小组同学进行如下实验,以检验化学反应中的能量变化,实验中发现,反应后①中的温度升高;②中的温度降低.由此判断铝条与盐酸的反应是___________热反应,Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是________________________热反应.反应过程___________________________(填“①”或“②”)的能量变化可用图2表示.
(2)为了验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱,下列装置能达到实验目的是_________(填序号).
(3)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图4所示(a、b为多孔碳棒)处电极入口通甲烷(填A或B),其电极反应式为_____________________ .
(4)如图5是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置.请回答下列问题:
①当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时,写出该原电池正极的电极反应式为___________________________ .
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该原电池的正极为_______;该原电池的负极反应式为_____________________________.
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【题目】氨基钠(NaNH2)是制取靛青染料、肼和氰化钠等工业品的原料,可将氨通过 250 -360℃金属钠制得。氨基钠在空气中易氧化、易燃,与水强烈反应,露置空气中易吸收水分和二氧化碳。某化学实验小组拟采用如图所示的装置制备氨基钠,回答下列相关问题:
(1)上面各装置组装为制取氨基钠装置时,按气体流向合理的连接顺序为___________(选填编号)。
Ⅰ.a-b-c-f-g-d-e-h-i Ⅱ.a-d-e-f-g-h-i-b-c
Ⅲ.a-h-i-f-g-d-e-b-c Ⅳ.a-h-i-b-c-f-g-d-e
(2)仪器组装完成后下一步的操作名称是_________________________________。
(3)A装置中加入试剂合理的是______________________。简述A中产生氨气的原理______________________。
a.浓氨水 b.浓氨水与CaO c.NH4C1与Ca(OH)2
(4)装置B的作用是______________________(答出两条)。
(5)装置C中盛放的试剂为______________________。
(6)下列实验操作步骤合理的顺序为______________________(用步骤序号填空)。
①点燃D处酒精灯加热 ②打开分液漏斗活塞,使产生气体并通入一段时间 ③充分反应后停止加热 ④关闭分液漏斗活塞;步骤②的目的是______________________。
(7)为简化制备装置,甲同学提出可用装有五氧化二磷的球形干燥管代替原装置的末端两个仪器,乙同学认为甲的方案不可行,乙的理由可能是_________________________________。
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【题目】传统接触法制取硫酸能耗大,污染严将燃料电池引人硫酸生产工艺可有效解决能耗和环境污染问题,同时提供电能。以燃料电池为电源电解硫酸铜溶液的工作原理示意图如下所示。
下列说法不正确的是( )
A. b极为正极,电极反应式为O2+4H++4e-=2H20
B. H+由a极通过质子交换膜向b极移动
C. 该燃料电池的总反应式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
D. 若a极消耗2.24 L(标准状况)SO2,理论上c极,有6.4g铜析出
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【题目】如图是CO2生产甲醇的能量变化示意图.下列说法正确的是
A. E2-E1是该反应的热效应
B. E3-E1是该反应的热效应
C. 实现变废为宝,且有效控制温室效应
D. 该反应放热,在常温常压下就能进行
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【题目】硫酸铵[(NH4)2SO4]一种优良的氮肥(俗称肥田粉),适用于一般土壤和作物,能使枝叶生长旺盛,提高果实品质和产量,增强作物对灾害的抵抗能力,可作基肥、追肥和种肥,与氢氧化钙在加热的条件下可以生成氨气。根据所学知识回答下列问题:
(1)基态S原子的价电子排布式为____________,能量最高的电子所处的能层的符号为_________。
(2)SO42-空间构型为__________,中心原子的轨道杂化方式是________,写出一个与SO42-互为等电子体的分子的化学式__________。
(3)氨气的沸点(-33.5℃)高于硫化氢的沸点(-60.4℃)的主要原因是:_____________________________。
(4)O、N、S的第一电离能从大到小的顺序是___________________。
(5)硫酸铜溶液中通入过量的氨气会生成[Cu(NH3)4]SO4,1mol的[Cu(NH3)4]2+中σ键的个数为________。
(6)以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料,可以生成碳氮化钛化合物。其结构如下图所示,这种碳氮化钛化合物的化学式为________。若将该晶体的晶胞重新切割,使碳原子位于新晶胞的上下面心,则氮原子在新晶胞中的位置是__________________________________。
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【题目】能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。
(1)工业上利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ,已知反应中有关物质的化学键键能数据如下表所示:
化学键 | H—H | C—O | C≡O | H—O | C—H |
E/(kJ/mol) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
则 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=__________kJmol-1
(2)以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。
B极为电池______极,B极的电极反应式为_________________________________。
(3)参考合成反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数,回答下列问题:
温度/℃ | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常数 | 667 | 100 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
①该反应正反应是 ___________(填“放热”或“吸热”)反应;
②在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1molCO和0.2molH2,达到平衡时,CO转化率为50%,则T=__________℃。
(4)CH3OH也可由CO2和H2合成。在体积为1L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= — 49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。
①该反应的平衡常数表达式为K=_______;从反应开始到10min,v(H2)=_____mol/(L·min);
②下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填字母)
A.v(CO2)消耗 = v(CH3OH)生成
B.气体的密度不再随时间改变
C.CO2和CH3OH的浓度之比不再随时间改变
D.气体的平均相对分子质量不再随时间改变
③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量增大,只改变下列某一条件,可采取的措施有__ (填字母)
A.升高温度 B.缩小容器体积
C.再充入CO2气体 D.使用合适的催化剂
④相同温度下,在另一个容积为1 L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2molH2O(g),达到平衡时CO2的浓度_______(填“>”、“ <”或“=”)0.25mol/L。
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【题目】用纯净的CaCO3与l00mL稀盐酸反应制取CO2,实验过程记录如图所示(CO2的体积己折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是
A. EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4mol/(L·min)
B. OE段表示的平均速率最快
C. OE、EF、FG三段中,该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2:6:7
D. F点收集到的CO2的量最多
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【题目】右图的装置中,干燥烧瓶中盛有某种气体,烧杯和胶头滴管内盛装某种溶液。挤压胶头滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是
A.CO2(饱和NaHCO3溶液)无色喷泉
B.NO2(H2O含石蕊)红色喷泉
C.NH3(H2O含石蕊)蓝色喷泉
D.HCl(AgNO3溶液)白色喷泉
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