【题目】镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:
已知:①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+
②已知实验温度时的溶解度:NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O
③已知生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示。
开始沉淀时 | 完全沉淀时 | |
Al(OH)3 | 3.43 | 4.19 |
Fe(OH)3 | 2.53 | 2.94 |
Ni(OH)2 | 7.60 | 9.75 |
回答下列问题:
(1)加入试剂A来调节溶液的pH至5左右,试剂A最好选用________。
a.NaOH b.Na2CO3 c.NiO
该过程析出沉淀的成分是____________________(填化学式)。
(2)加入Na2C2O4溶液发生反应的化学方程式是_____________________。
(3)电解时的阴极电极反应式是____________________________。检验阳极产生的气体的试剂是_____________________________ 。
(4)沉淀Ⅱ可被电解所得阳极产物氧化,该反应的离子方程式是____________。
(5)检验Ni(OH)3已洗涤干净的方法是________________________________。
【答案】c Fe(OH)3、Al(OH)3 NiCl2+Na2C2O4+2H2O = NiC2O4·2H2O↓+2NaCl 2H2O+2e– = 2OH- +H2↑ 或 2H++ 2e– = H2↑ 用湿润的淀粉KI试纸 2Ni(OH)2+2OH-+Cl2 = 2Ni(OH)3+2Cl- 取最后一次洗涤液,加入酸化的AgNO3溶液,如无白色沉淀生成,证明沉淀已洗涤干净
【解析】
(1)除杂原则不增不减与原溶质不反应,再结合沉淀所需的pH值表格分析沉淀成分;
(2)NiCl2可与Na2C2O4反应生成NiC2O42H2O和NaCl;
(3)过滤1得到的滤液为NaCl溶液,依据电解原理中电极的放电顺序及电极产物分析作答;
(4)电解食盐水得到的阳极产物氯气具有强氧化性,可与Ni(OH)2发生氧化还原反应;
(5)依据洗涤的残留液中无氯离子的检验方法来验证沉淀是否洗涤干净。
(1)酸溶后的溶液中含有Al3+ 、Fe3+ 、Ni2+ 等金属离子,为留住镍元素,将铁离子与铝离子除去,最好选用NiO,调节pH值使杂质离子Al3+ 、Fe3+ 沉淀,根据沉淀溶解度表可以看出,根据表中开始沉淀和沉淀完全pH,Fe(OH)3开始沉淀pH=2.5,沉淀完全pH=2.9,Al(OH)3开始沉淀pH=3.4,沉淀完全pH=4.2,所以调节pH = 5后,析出的沉淀为Fe(OH)3、Al(OH)3
故答案为:c;Fe(OH)3、Al(OH)3;
(2)除去Al3+ 、Fe3+ 等杂质离子后的溶液为NiCl2 溶液,加入Na2C2O4溶液后又经过了过滤步骤,可以推测此步骤中反应有沉淀析出,因此发生的反应方程式为NiCl2+Na2C2O4+2H2O = NiC2O4·2H2O↓+2NaCl,
故答案为:
NiCl2+Na2C2O4+2H2O = NiC2O4·2H2O↓+2NaCl;
过滤1得到的滤液为NaCl溶液,则阴极是氢离子放电生成氢气,电极反应式是2H2O +2e-==H2↑+2OH-;或 2H++ 2e– = H2↑而阳极氯离子放电生成氯气,检验氯气可用湿润的淀粉KI试纸,
故答案为:2H2O+2e– = 2OH- +H2↑ 或 2H++ 2e– = H2↑;用湿润的淀粉KI试纸
(4)电解食盐水得到的阳极产物氯气具有强氧化性,可氧化Ni(OH)2为Ni(OH)3,同时氯气被还原为氯离子,其离子方程式是2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-,
故答案为:2Ni(OH)2+2OH-+Cl2 = 2Ni(OH)3+2Cl-;
(5)取最后一次洗涤液,加入酸化的AgNO3溶液,如无白色沉淀生成,证明Ni(OH)3已洗涤干净,
故答案为:取最后一次洗涤液,加入酸化的AgNO3溶液,如无白色沉淀生成,证明沉淀已洗涤干净。
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【题目】以LiPF6和SO(CH3)2为电解质的高能锂电池的总反应式为2Li+FeS=Fe+LiS,用该电池为电源进行如图的电解实验,电解一段时间测得甲电池产生标准状况下H24.48L。下列有关叙述正确的是
A. Y电极为高能锂电池的负极从隔膜中通过的离子数目为0.4NA
B. 电解池中换成阴离子交换膜,总反应不发生变化
C. 若电解过程体积变化忽略不计,则电解后甲池中溶液浓度为4mol/L
D. 电源正极反应式为:FeS+2Li++2e-=Fe+Li2S
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【题目】用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A. 常温常压下,11.2L二氧化硫所含的氧原子数等于NA
B. 0.5molH2O所含的电子数为9NA
C. 8.0gCu2S和CuO的混合物中含有铜原子数为0.1NA
D. 300mL2mol·L-1蔗糖溶液中所含分子数为0.6NA
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【题目】下列生活应用实例中,涉及氧化还原反应的是
A. 用白醋去除水垢
B. 用热的纯碱溶液清洗油污
C. 用风油精(含石蜡油)清洗透明胶残胶
D. 补铁剂(有效成分为Fe2+)与含维生素C共服效果更佳
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【题目】80℃时,1L 密闭容器中充入0.20 mol N2O4,发生反应N2O42NO2 △H = + Q kJ·mol﹣1(Q>0),获得如下数据:
时间/s | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
c(NO2)/mol·L﹣1 | 0.00 | 0.12 | 0.20 | 0.26 | 0.30 | 0.30 |
下列判断正确的是
A. 升高温度该反应的平衡常数K减小
B. 20~40s 内,v(N2O4)= 0.004 mol·L-1·s-1
C. 100s时再通入0.40 mol N2O4,达新平衡时N2O4的转化率增大
D. 反应达平衡时,吸收的热量为0.15Q kJ
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【题目】某化学兴趣小组对硫酸亚铁的一些性质进行探究。 回答下列问题:
(1)配制0.5 mol·L-1 FeSO4溶液时,将称量好的硫酸亚铁溶解于一定浓度的稀硫酸溶液中,结合化学用语解释稀硫酸的作用_____________________________。
该实验小组做如下实验。
实验序号 | 操作及现象 |
ⅰ | 取2 mL上述FeSO4溶液于试管中,逐滴加入少量0.1 mol·L-1 Na2S 溶液,产生大量黑色沉淀 |
ⅱ | 取2 mL上述FeSO4溶液于试管中,加入2滴1 mol·L-1 KSCN溶液无现象,通入一段时间O2,溶液变为浅红色 |
ⅲ | 重复实验ⅱ,向浅红色溶液中加入5% H2O2溶液至过量,产生无色气体(经检验为O2),溶液变为深红色,且红色很快褪去 |
(2)进一步研究证实,黑色沉淀的主要成分是FeS。Na2S 溶液呈碱性,FeSO4溶液与其反应不生成Fe(OH) 2而生成FeS的可能原因是_____________________。
(3)用离子方程式表示步骤ⅱ中溶液变红的原因:___________、_____________。
(4)甲同学探究步骤ⅲ中溶液褪色的原因,提出如下假设:
a. Fe3+ 被H2O2还原 b. SCN- 被O2氧化 c. SCN- 被H2O2氧化
乙同学根据上述实验现象认为假设b不成立,他依据的现象是________________。
甲同学利用上述部分试剂,通过以下实验验证了假设c成立。请将以下实验操作及现象补充完整。
步骤 | 试剂及操作 | 现 象 |
i | 取褪色后溶液一份滴加FeCl3溶液 | ①_________ |
ii | ② _________________ | ③_________ |
(5)为探究硫酸亚铁的分解产物,将硫酸亚铁放入装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
① C、D中的溶液依次是__________、________(填字母标号)。
a.品红溶液 b.NaOH溶液 c.BaCl2 溶液
d.Ba(NO3)2 溶液 e.浓H2SO4
② C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别是____________ 、______________。
③ 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式______________________________。
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【题目】现有原子序数小于20的A,B,C,D,E,F6种元素,它们的原子序数依次增大,已知B元素是地壳中含量最多的元素;A和C的价电子数相同,B和D的价电子数也相同,且A和C两元素原子核外电子数之和是B,D两元素原子核内质子数之和的1/2;C,D,E三种元素的基态原子具有相同的电子层数,且E原子的p轨道上电子数比D原子的p轨道上多一个电子;6种元素的基态原子中,F原子的电子层数最多且和A处于同一主族。回答下列问题。
(1)用电子式表示C和E形成化合物的过程________________。
(2)写出基态F原子核外电子排布式__________________。
(3)写出A2D的电子式________,其分子中________(填“含”或“不含”)σ键,________(填“含”或“不含”)π键。
(4)A,B,C共同形成的化合物化学式为________,其中化学键的类型有________。
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【题目】磷化铝、磷化锌、磷化钙是目前常见的熏蒸杀虫剂,都能与水或酸反应产生有毒气体膦(PH3),PH3具有较强的还原性,能在空气中自燃。卫生安全标准规定,粮食中磷化物(以PH3计)含量≤0.05mg/kg。某化学兴趣小组的同学通过下列方法对粮食中残留磷化物含量进行研究:
(操作流程) 安装吸收装置→PH3的产生与吸收→转移KMnO4吸收溶液→亚硫酸标准溶液滴定
(实验装置)
C中盛有200g原粮,D、E、F 各盛装1.00mL浓度为1.00×10-3mol/L的KMnO4 溶液(H2SO4 酸化)。
请回答下列有关问题:
(1)仪器G的名称是_______。以磷化铝为例,写出磷化铝与水反应的化学方程式 ________________。
(2)检查C装置气密性的方法是:用止水夹夹紧C装置___________,取下上口活塞,漏斗中加入水,打开下口旋塞,观察到 ___________________,表明装置气密性良好。
(3)实验过程中,用抽气泵反复抽气的目的是 ______________________________。
(4)A中盛装KMnO4溶液是为除去空气中可能含有的 ___________ (填“还原”或“氧化”)性气体;B中盛装新制FeSO4溶液的作用是 _______________________ ;
(5)已知 D、E、F 中发生同一反应,实验中 PH3被氧化成磷酸,写出所发生的化学反应方程式 ____ ;收集装置D、E、F所得吸收液,并洗涤D、E、F,将吸收液、洗涤液一并置于锥形瓶中,加水稀释至25mL,用浓度为5×10-4 mol/LNa2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液11.00mL,则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为_____mg/kg。
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【题目】原子序数依次增大的短周期主族元素a、b、c、d和e中,a的最外层电子数为其周期数的二倍;b、d 的最简单氢化物为A2B型,且b、d 的最外层电子数之和等于a、c、e的最外层电子数之和,c的+1价离子比e的- 1价离子少8个电子。下列说法正确的是
A. 简单离子的半径:e>d>b>c B. 最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱:e>d>a
C. 简单氢化物的沸点:b>d>c D. 简单离子的还原性:b>e>d
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