【题目】Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色环保水处理剂,比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强,无二次污染,工业上是先制得高铁酸钠,然后在低温下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,使高铁酸钾析出。
(1)干法制备高铁酸钾的主要反应为:2FeSO4+ 6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,该反应中过氧化钠(Na2O2)中氧元素化合价为______,氧化产物是________________(填化学式)。
(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子:Fe(OH)3、ClO-、OH-、FeO42—、Cl-、H2O。
①碱性条件下,氧化剂和还原剂的物质的量的比为3:2发生反应,写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式:_____________________________________________。
②每生成1 mol FeO42—转移________mol电子;若反应过程中转移了0.3 mol电子,则还原产物的物质的量为________mol。
Ⅱ.已知:2Fe3++2I-=2Fe2++I2 ,2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-。
(1)含有1 mol FeI2和2 mol FeBr2的溶液中通入2 mol Cl2,此时被氧化的离子是________。
(2)若向含a mol FeI2和b mol FeBr2的溶液中通入c mol Cl2,当I-、Fe2+、Br-完全被氧化时,c为__________________(用含a、b的代数式表示)。
【答案】-1 Na2FeO4、O2 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42—+3Cl-+5H2O 3 0.15 I-、Fe2+ (3a+3b)/2
【解析】
根据化合价变化判断氧化剂和还原剂,根据转移电子守恒计算氧化剂和还原剂的物质的量关系。
Ⅰ.(1)过氧化钠中存在的是过氧根,氧元素化合价为—1;氧化产物是化合价升高之后得到的产物,所以该反应氧化产物为:Na2FeO4、O2;
(2) ①氧化剂和还原剂的物质的量的比为3:2,氧化剂化合价降,氯元素的化合价变化为2价,铁元素化合价变化为3价,根据电子转移守恒判断,2Fe(OH)3为还原剂,3ClO-为氧化剂,离子方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42—+3Cl-+5H2O;
②铁元素啊化合价由+3价升高为+6价,所以每生成1 mol FeO42—转移3mol电子;氯元素化合价由+1降低为-1,则反应过程中转移了0.3 mol电子,则还原产物的物质的量为0.3mol/2=0.15mol,故答案为:3 ,0.15;
Ⅱ. (1) 在氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的,所以还原性强弱顺序是I-、Fe2+、Br-,所以氯气首先氧化的的是I-,然后是Fe2+,最后是Br-。根据电子的得失守恒可知,2mol氯气能氧化2molI-和2molFe2+,所以此时被氧化的离子是I-、Fe2+;
(2) 根据电子的得失守恒可知,2c=2a+(a+b)+2b,即c=。
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【题目】钢铁是目前应用最广泛的金属材料,了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义,对钢铁制品进行抗腐蚀处理,可适当延长其使用寿命。
(1)抗腐蚀处理前,生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中,当铁锈除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式为:________________________。
(2)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。
①开关K断开时,且若为生铁,则铁件主要发生_____腐蚀;若X为碳棒,为减缓铁件的腐蚀,开关K应置于________处。
②若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为________。
(3)上图中若X为粗铜(含锌等杂质),容器中海水替换为硫酸铜溶液,开关K置于N处,一段时间后,当铁件质量增加127 g时,X电极溶解的铜的质量________127 g(填“<”“>”或“=”)。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀,如果铁件部分未镀上铜,或镀层破损,镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀,请简要说明原因:__________________________。
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【题目】直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常采用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。
(1)下图所示:1mol CH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1mol S(g)燃烧的能量变化。在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式________________________________________________________。
(2)焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。一定压强下,向1L密闭容器中充入足量的焦炭和1molSO2发生反应,测得SO2的生成速率与S2(g)的生成速率随温度变化的关系如图所示:
①A、B、C、D四点对应的状态中,达到平衡状态的有_____________(填字母)。
②该反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。
③下列措施能够增大SO2平衡转化率的是______________。
A.降低温度 B.增加C的量 C.减小容器体积 D.添加高效催化剂
(3)用氨水吸收SO2。25℃时2.0mol·L-1的氨水中,NH3·H2O的电离度α=______(×100%)。将含SO2的烟气通入该氨水中,当溶液显中性时,溶液中的=_______。(已知25℃,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5;Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO3)=6.2×10-8)
(4)当吸收液失去吸收能力后通入O2可得到NH4HSO4溶液,用如图所示装置电解所得NH4HSO4溶液可制得强氧化剂(NH4)2S2O8
①写出电解NH4HSO4溶液的化学方程式____________。
②若用9.65A的恒定电流电解饱和NH4HSO4溶液1小时,理论上生成的(NH4)2S2O8的物质的量为________。(F=96500C·mol-1)
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【题目】NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其原理是_____________(用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中的c(NH4+)________(填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中的c(NH4+)。
(3)浓度均为0.1 mol·L-1的几种电解质溶液的pH随温度变化的曲线如图所示:
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的曲线是________,导致pH随温度变化的原因是________________________________________________;
②20 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=____________。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液体积的关系如图所示:
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是________点;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________________________________。
(5)难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡。25℃,某NH4Al(SO4)2溶液里c(Al3+)=0.1molL﹣1,使Al3+开始沉淀的pH为________。(25℃时,Al(OH)3的Ksp=1×10-34)
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【题目】某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答:
Ⅰ.用如图1所示装置进行第一组实验:
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu做电极的是_______(填字母序号)。
A. 铝 B. 石墨 C. 银 D. 铂
(2)M极发生反应的电极反应式为________;
(3)实验过程中,SO42﹣________(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有___________________,写出产生此现象的反应方程式:__________________;
Ⅱ.用如图2所示装置进行第二组实验:
(4)实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(FeO42﹣)在溶液中呈紫红色。电解过程中,X极区溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”);
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe﹣6e﹣+8OH﹣═FeO42﹣+4H2O 和 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑,若在X极收集到672mL气体,在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少________g。
(6)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池总反应为:2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2 该电池正极的电极反应式为________。
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【题目】工业上常用铁质容器盛装冷的浓硫酸。某兴趣小组的同学发现:将一定量的生铁与浓硫酸加热时,观察到固体能完全溶解,并产生大量气体。为探究反应后的产物,请你协助他们完成相关的实验。
[探究一]
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷的浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是________________________。
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要判断溶液X中是否含有Fe2+,应选用________(填序号)。
a.KSCN溶液和氯水 b.K3[Fe(CN)6]溶液 c.浓氨水 d.酸性KMnO4溶液
②乙同学将336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发现溶液颜色变钱,试用化学方程式解释溴水颜色变浅的原因:__________________________________________________________,然后向反应后的溶液中加入足量BaCl2溶液,经适当操作得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为_________。
[探究二]
分析上述实验中SO2体积分数的结果,两同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计如图所示探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)装置A中发生反应的离子方程式为_____________________,装置B中试剂的作用是____________。
(4)认为气体Y中还含有气体Q的理由是_____________________________(用化学方程式表示)。
为了进一步确认Q的存在,需在装置中添加装置M于_________(填序号),M中所加试剂为_________。
a.A~B之间 b.B~C之间 c.C~D之间 d.E~F之间
(5)利用上述实验装置进一步确认气体Y中是否含有H2,为达到预期的实验目的,加热前称量装置D的总质量为mg,当通入336mL(标准状况)气体Y完全反应后,继续通入氮气至装置D冷却到室温,称量装置D的质量为ng,则原混合气体中H2的体积分数为__________。(用含相关字母的代数式表示)
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【题目】根据要求答题
(一)现有下列七种物质:①铝 ②蔗糖 ③CO2 ④H2SO4 ⑤Ba(OH)2 ⑥红褐色的氢氧化铁胶体 ⑦HCl ⑧冰水混合物 ⑨碳酸钙 ⑩CuSO4·5H2O。
(1)上述物质中属于电解质的有__________(填序号)。
(2)向⑥的溶液中逐渐滴加⑦的溶液,看到的现象是________________________。
(3)上述物质中有两种物质在水溶液中发生反应,其离子方程式为:H++OH-=H2O,则该反应的化学方程式为______________________________。
(二)(1)某气态氧化物化学式为RO2,在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积是448 mL,则氧化物的摩尔质量为_______,R的相对原子质量为__________。
(2)在标准状况下,w L氮气含有x个N2分子,则阿伏加德罗常数为____________(用w,x表示)。
(3)过滤后的食盐水仍含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质,通过如下几个实验步骤,可制得纯净的食盐水:①加入稍过量的BaCl2溶液;②加入稍过量的NaOH溶液;③加入稍过量的Na2CO3溶液;④滴入稀盐酸至无气泡产生;⑤过滤。正确的操作顺序是________(填写序号)。
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