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【题目】某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3, 其原理如图所示,其中A、B为多孔材料。下列说法正确的是
A. 电解质溶液中电流的方向由B到A,电子的流向与之相反
B. 电极A表面反应之一为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+
C. 电极B附近的c(NO3-)增大
D. 该电池工作时,每转移4 mol电子,消耗22.4 LO2
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【题目】硫酸亚铁晶体俗称绿矾(FeSO4 7H2O),重铬酸钠晶体俗称红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O),它们都是重要的化工产品。工业上以铬铁矿[主要成分是[Fe(CrO2)2]为原料制备绿矾和红矾钠的工艺流程如图所示。
请回答下列问题:
(1)已知Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价,则Fe(CrO2)中铁元素的化合价为______________。
(2)化学上可将某些盐写成氧化物的形式,如Na2SiO3写成Na2O·SiO2,则Fe(CrO2)2可写成__________。
(3)煅烧铬铁矿时,矿石中的Fe(CrO2)2转变成可溶于水的Na2CrO4,反应的化学方程式如下:
4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
①该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________________。
②为了加快该反应的反应速率,可采取的措施是_________________(填一种即可)。
⑷己知CrO42-在氢离子浓度不同的酸性溶液中有不同的反应。如:
2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 3CrO42-+4H+=Cr3O102-+2H2O
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是________________。
②混合溶液乙中溶质的化学式为______________________。
(5)写出Fe与混合溶液丙反应的主要离子方程式_________________。检验溶液丁中无Fe3+的方法是:_____________。从溶液丁到绿巩的实验操作为蒸发浓缩、___________、过滤、洗涤、干燥。
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【题目】碘化钠在光学器件石油探测、安检、环境监测等领域有重要应用。某研究小组开发设计的制备高纯NaI的简化流程如图:
已知:
①I2(s)+I-(aq)I3-(aq)。
②水合肼(N2H4H2O)具有强还原性,可分别将碘的各种酸根和I2还原为I-,本身被氧化为无毒物质。
③NaI易溶于水,也易溶于酒精,在酒精中的溶解度随温度的升高增加不大。
请回答:
(1)步骤Ⅰ,I2与NaHCO3溶液发生歧化反应,生成物中含IO-和IO3-离子。
①I2与NaHCO3溶液反应适宜温度为40~70℃,则采用的加热方式为___。
②实验过程中,加少量NaI固体能使反应速率加快,其原因是___。
(2)步骤Ⅱ,水合肼与IO反应的离子方程式为___。
(3)步骤Ⅲ,多步操作为:
①将步骤Ⅱ得到的pH为6.5~7的溶液调整pH值至9~10,在100℃下保温8h,得到溶液A;
②将溶液A的pH值调整至3~4,在70~80℃下保温4h,得溶液B;
③将溶液B的pH调整至6.5~7,得溶液C;
④在溶液C中加入活性炭,混合均匀后煮沸,静置10~24h后,过滤除杂得粗NaI溶液。上述①②③操作中,调整pH值时依次加入的试剂为___。
A.NaOH B.HI C.NH3H2O D.高纯水
(4)步骤Ⅳ,采用改进的方案为用“减压蒸发”代替“常压蒸发”。
①“减压蒸发”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管、接收瓶之外,还有___。
A.直形冷凝管 B.球形冷凝管 C.烧杯 D.抽气泵
②采用“减压蒸发”的优点为___。
(5)将制备的NaI2H2O粗品以无水乙醇为溶剂进行重结晶。请给出合理的操作排序___。
加热乙醇→ → → → →纯品(选填序号)。
①高纯水洗涤 ②减压蒸发结晶 ③NaI2H2O粗品溶解 ④趁热过滤 ⑤真空干燥 ⑥抽滤
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【题目】将浓度均为0.01 mol/L 的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合,一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。
(资料)
该“碘钟实验”的总反应:H2O2 +2S2O32-+2H+=S4O62-+2H2O
反应分两步进行:
反应A:H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O
反应B:……
(1)反应B的离子方程式是______。对于总反应,I-的作用相当于______。
(2)为证明反应A、B的存在,进行实验Ⅰ。
a.向酸化的H2O2溶液中加入试剂X的水溶液,溶液变为蓝色。
b.再向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液,溶液的蓝色褪去。
试剂X是______。
(3)为探究溶液变蓝快慢的影响因素,进行实验Ⅱ、实验Ⅲ。(溶液浓度均为0.01 mol/L)
试剂 序号 用量(mL) | H2O2 溶液 | H2SO4 溶液 | Na2S2O3 溶液 | KI溶液 (含淀粉) | H2O |
实验Ⅱ | 5 | 4 | 8 | 3 | 0 |
实验Ⅲ | 5 | 2 | x | y | z |
溶液从混合时的无色变为蓝色的时间:实验Ⅱ是30 min、实验Ⅲ是40 min。
①实验Ⅲ中,x、y、z所对应的数值分别是______。
②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ,可得出的实验结论是______。
(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响,进行实验Ⅳ。
(溶液浓度均为0.01 mol/L)
试剂 序号 用量(mL) | H2O2 溶液 | H2SO4 溶液 | Na2S2O3 溶液 | KI溶液(含淀粉) | H2O |
实验Ⅳ | 4 | 4 | 9 | 3 | 0 |
实验过程中,溶液始终无明显颜色变化。
试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系,解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因:_____________________。
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【题目】资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放,还可重新获得燃料或重要工业产品。
(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H =-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H =+116.49 kJ·mol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H =+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式______________。
(2)已知:
化学键 | Si—Cl | H—H | H—Cl | Si—Si |
键能/kJ·mol-1 | 360 | 436 | 431 | 176 |
且硅晶体中每个硅原子和其他4个硅原子形成4个共价键。工业上所用的高纯硅可通过下列应反制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),该反应的△H=___ kJ·mol-1。
(3)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2:0.2mol·L-1,H2:0.8mol·L-1,CH4:0.8mol·L-1,H2O:1.6mol·L-1,起始充入CO2和H2的物质的量分别为_____、_____,CO2的平衡转化率为______。
(4)观察如图所示的两个装置,图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡,图2装置中铜电极上无气体产生,而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为
① ____________________________________。
② ____________________________________。
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【题目】我国科研人员研制出一种室温“可呼吸” Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中,有2/3转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是
A.“吸入”CO2时,钠箔为正极
B.“呼出”CO2时,Na+向多壁碳纳米管电极移动
C.“吸入” CO2时的正极反应式为:4Na++3CO2+4e-=2Na2CO3+C
D.标准状况下,每“呼出”22.4 L CO2,转移电子的物质的量为0.75 mol
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【题目】下表中对应关系正确的是
A | CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl | 均为取代反应 |
B | 由油脂得到甘油 | 均发生了水解反应 |
C | Cl2+2Br=2Cl+Br2 | 均为单质被还原的置换反应 |
D | 2Na2O2+2H2O+4NaOH+O2↑ | 均为水作还原剂的氧化还原反应 |
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【题目】用下列装置完成相关实验,合理的是( )。
A. 图①:验证H2CO3酸性强于H2SiO3 B. 图②:收集CO2或NH3
C. 图③:分离Na2CO3溶液与CH3COOC2H5 D. 图④:分离C2H5OH与CH3COOC2H5
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【题目】(14分)药物H在人体内具有抑制白色念球菌的作用,H可经下图所示合成路线进行制备。
已知:硫醚键易被浓硫酸氧化。
回答下列问题:
(1)官能团SH的名称为巯(qiú)基,SH直接连在苯环上形成的物质属于硫酚,则A的名称为________________。D分子中含氧官能团的名称为________________。
(2)写出A→C的反应类型: _____________。
(3)F生成G的化学方程式为_______________________________________。
(4)下列关于D的说法正确的是_____________(填标号)。(已知:同时连接四个各不相同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子)
A.分子式为C10H7O3FS
B.分子中有2个手性碳原子
C.能与NaHCO3溶液、AgNO3溶液发生反应
D.能发生取代、氧化、加成、还原等反应
(5)M与A互为同系物,分子组成比A多1个CH2,M分子的可能结构有_______种;其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1的物质的结构简式为_____________。
(6)有机化合物K()是合成广谱抗念球菌药物的重要中间体,参考上述流程,设计以为原料的合成K的路线。_____________
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【题目】(11分)近年来,随着锂离子电池的广泛应用,废锂离子电池的回收处理至关重要。下面是利用废锂离子电池正极材料(有Al、LiCoO2、Ni、Mn、Fe等)回收钴、镍、锂的流程图。
已知:P204[二(2乙基己基)磷酸酯]常用于萃取锰,P507(2乙基己基膦酸2乙基己酯)和Cyanex272[二(2,4,4)三甲基戊基次磷酸]常用于萃取钴、镍。
回答下列问题:
(1)在硫酸存在的条件下,正极材料粉末中LiCoO2与H2O2反应能生成使带火星木条复燃的气体,请写出反应的化学方程式__________________________________。
(2)一些金属难溶氢氧化物的溶解度(用阳离子的饱和浓度表示)与pH的关系图如下:
加入NaOH溶液调pH=5可除去图中的________(填金属离子符号)杂质;写出除去金属离子的离子方程式________________________(一种即可)。
(3)已知P507萃取金属离子的原理为nHR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nH+(aq),且随着萃取过程中pH降低,萃取效率下降。萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理,皂化萃取剂萃取金属离子的反应为nNaR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nNa+(aq)。对萃取剂进行皂化处理的原因为________________。
(4)控制水相pH=5.2,温度25℃,分别用P507、Cyanex272作萃取剂,萃取剂浓度对萃取分离钴、镍的影响实验结果如图所示。
■—Co(Cyanex272);●—Ni(Cyanex272);▲—Co(P507);▼—Ni(P507)
由图可知,钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而_________(填“增大”或“减小”);两种萃取剂中___________(填“P507”或“Cyanex272”)的分离效果比较好,若选P507为萃取剂,则最适宜的萃取剂浓度大约为__________mol·L1;若选Cyanex272萃取剂,则最适宜的萃取剂浓度大约为___________mol·L1。
(5)室温下,用NaOH溶液调节钴萃余液的pH=12,搅拌一段时间后,静置,离心分离得到淡绿色氢氧化镍固体,镍沉淀率可达99.62%。已知Ksp[Ni(OH)2]=5.25×1016,则沉镍母液中Ni2+的浓度为2.1×1011 mol·L1时,pH=______(lg5=0.7)。
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