【題目】聚合硫酸鐵、明礬可用作凈水劑。某課題組擬以廢棄的鋁鐵合金為原料制備聚合硫酸鐵和明礬,設(shè)計(jì)化工流程如下:
已知:聚合硫酸鐵能溶于水,微溶于乙醇,其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
(1)在聚合硫酸鐵中,x、y之間的關(guān)系是_______________。試劑X中溶質(zhì)的化學(xué)式為______。
(2)寫出上述流程圖中的“氧化”的離子方程式:______________該設(shè)計(jì)存在缺陷,請?zhí)岢龈倪M(jìn)意見;________
(3)加入試劑Y的目的是為了調(diào)節(jié)溶液的pH,若Y為氧化物,寫出調(diào)節(jié)pH的離子方程式:_____
(4)已知常溫下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分別為8.0×10-38、1.0×10-11,向濃度均為0.1mol/L的FeCl3、MgCl2 的混合溶液中加入堿液,要使Fe3+ 剛好完全沉淀的pH為____,而Mg2+剛好開始要沉淀的pH為__________。(已知lg 2=0.3)
【答案】x+2y=6 KOH 3Fe2+ +4H+ + NO3— == 3Fe3+ + NO ↑ +2H2O 將稀硝酸改為雙氧水或通入氧氣 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 3.3 9
【解析】
由流程可知,廢棄的鋁鐵合金加入氫氧化鉀溶液浸泡,鋁反應(yīng)得到偏鋁酸鉀溶液,過濾后濾液經(jīng)一系列操作反應(yīng)生成硫酸鋁鉀,濾渣中加入稀硫酸和鐵,反應(yīng)生成硫酸亞鐵,加入稀硝酸氧化為硫酸鐵,加入試劑Y調(diào)節(jié)溶液的pH值,但不能引入新的雜質(zhì),加入氧化鐵和酸反應(yīng)來調(diào)節(jié)溶液的pH值,酸性越強(qiáng),對鐵離子水解程度抑制越大,生成氫氧化鐵越少,得到溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,可以得到聚合硫酸鐵;
(1) 根據(jù)化合價的代數(shù)和為零分析計(jì)算;根據(jù)鋁能與強(qiáng)堿反應(yīng),鐵不與強(qiáng)堿反應(yīng)分析加入的試劑X;
(2) 流程圖中的“氧化”的過程是硝酸將Fe2+氧化為Fe3+的過程,據(jù)此書寫離子方程式;從能夠引入新雜質(zhì)的角度分析存在的缺陷;
(3)加入氧化鐵,和酸反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH,不引入新的雜質(zhì),由此書寫離子方程式;
(4)根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)和Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)c2(OH-)計(jì)算出c(OH-)進(jìn)一步計(jì)算pH。
(1) 根據(jù)化合價的代數(shù)和為零可知(+3)×2+(-1)×x+(-2)×y=0,因此可得x、y之間的關(guān)系為x+2y=6;鋁能與強(qiáng)堿反應(yīng),鐵不與強(qiáng)堿反應(yīng),再結(jié)合不引入新雜質(zhì)的原則,可知加入的試劑X為KOH;
(2) 流程圖中的“氧化”的過程是硝酸將Fe2+氧化為Fe3+的過程,離子方程式為:3Fe2+ +4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO ↑ +2H2O;流程中氧化過程中加入稀硝酸,會引入新的雜質(zhì),可將稀硝酸改為雙氧水或通入氧氣;
(3) 加入氧化鐵,和酸反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH,不引入新的雜質(zhì),因此離子方程式為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(4) 因Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-),那么c(OH-)===2×10-13×mol/L,因Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)c2(OH-),那么c(OH-)===1.0×10-5mol/L,此時即要使Fe3+ 剛好完全沉淀,c(OH-)=2×10-13×mol/L,那么c(H+)=,此時溶液的pH=3.3;Mg2+剛好開始要沉淀,c(OH-)=1.0×10-5mol/L,那么c(H+)==10-9mol/L,此時pH=9。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式為
A. 硫化亞鐵溶于稀硝酸中:FeS+2H+=Fe2++H2S
B. NH4HCO3溶于過量的NaOH溶液中:HCO3-+OH-=CO32-+H2O
C. 少量SO2通入苯酚鈉溶液中:C6H5O-+SO2+H2O=C6H5OH+HSO3-
D. 大理石溶于醋酸中:CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+CO2+H2O
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】5﹣二甲氧基苯酚是重要的有機(jī)合成中間體,可用于天然物質(zhì)白檸檬素的合成,一種以間苯三酚為原料的合成反應(yīng)如下:
甲醇、乙醚和3,5﹣二甲氧基苯酚的部分物理性質(zhì)見下表:
(1)反應(yīng)結(jié)束后,先分離出甲醇,再加入乙醚進(jìn)行萃取,①分離出甲醇的操作是的______;②萃取用到的分液漏斗使用前需__________________并洗凈,分液時有機(jī)層在分液漏斗的________填(“上”或“下”)層;
(2)分離得到的有機(jī)層依次用飽和NaHCO3溶液、飽和食鹽水、少量蒸餾水進(jìn)行洗滌.用飽和NaHCO3溶液洗滌的目的是__,用飽和食鹽水洗滌的目的是______;
(3)洗滌完成后,通過以下操作分離、提純產(chǎn)物,正確的操作順序是__(填字母);
a.蒸餾除去乙醚 b.重結(jié)晶 c.過濾除去干燥劑 d.加入無水CaCl2干燥
(4)固液分離常采用減壓過濾.為了防止倒吸,減壓過濾完成后應(yīng)先________________,再______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知硫酸亞鐵溶液中加入過氧化鈉時發(fā)生反應(yīng):4Fe2++4Na2O2+6H2O=4Fe(OH)3↓+O2↑+8Na+,則下列說法正確的是
A.該反應(yīng)中Fe2+是還原劑,O2是還原產(chǎn)物
B.4 mol Na2O2在反應(yīng)中共得到8NA個電子
C.每生成0.2 mol O2,則被Fe2+還原的氧化劑為0.4 mol
D.反應(yīng)過程中可以看到白色沉淀轉(zhuǎn)化為灰綠色再轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】光氣(COCl2)的分解反應(yīng)為:COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)ΔH=+108kJ·mol-1。反應(yīng)體系達(dá)到平衡后,各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如圖所示(第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出):
(1)計(jì)算反應(yīng)在第8min時的平衡常數(shù)K=__;
(2)比較第2min反應(yīng)溫度T(2)與第8min反應(yīng)溫度T(8)的高低:T(2)__T(8)(填“<”、“>”或“=”);
(3)若12min時反應(yīng)于溫度T(8)下重新達(dá)到平衡,則此時c(COCl2)=__mol·L-1;
(4)比較產(chǎn)物CO在2~3min、5~6min和12~13min時平均反應(yīng)速率[平均反應(yīng)速率分別以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小__;
(5)比較反應(yīng)物COCl2在5~6min和15~16min時平均反應(yīng)速率的大。v(5~6)__v(15~16)(填“<”、“>”或“=”),原因是__。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】水的電離過程為H2OH++OH,在不同溫度下其離子積為Kw(25℃)=1.0×1014,Kw(35℃)=2.1×1014,則下列敘述正確的是
A.c(H+)隨著溫度的升高而降低
B.在35 ℃ 的純水中時,c(H+)>c(OH)
C.水的電離常數(shù)Kw(25℃)>Kw(35℃)
D.水的電離是一個吸熱過程
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】丙烯是僅次于乙烯的有機(jī)化工原料,可由丙烷脫氫氧化制取。丙烷脫氫氧化工藝包含的反應(yīng)有:
主反應(yīng):①C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H1=+124.27 kJ·mol-1(脫氫反應(yīng))
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H2=-241.82 kJ·mol-1(燒氫反應(yīng))
副反應(yīng):③C3H8(g)CH4(g)+C2H4(g) △H3=+81.30 kJ·mol-1
④C2H4(g)+H2(g)C2H6(g) △H4=-136.94 kJ·mol-1
⑤C3H8(g)+H2(g)CH4(g)+C2H6(g) △H5
回答下列問題:
(1)△H5=____kJ·mol-1。
(2)圖1是制備工藝中一些反應(yīng)平衡常數(shù)的對數(shù)值與溫度的關(guān)系圖,欲提高丙烯的產(chǎn)率,能否盡可能的提高反應(yīng)溫度?_________,其原因是__________________。除溫度外,下列還可提高丙烯產(chǎn)率的措施有_________(填序號)
A 降低壓強(qiáng) B 增大壓強(qiáng)
C 采用選擇性優(yōu)良的催化劑 D 選擇性的氧化消除部分氫氣
(3)實(shí)際脫氫工藝中常常通入水蒸汽,以改變丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率。圖2為常壓、600~1000K時,不同水烴比M下丙烷脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率變化圖。由圖可知,常壓、溫度恒定時水烴比對平衡轉(zhuǎn)化率的影響規(guī)律為____________。設(shè)某溫度、1 atm(記為p0)下丙烷的脫氫轉(zhuǎn)化率為y,加入反應(yīng)體系的水蒸汽與原料丙烷的物質(zhì)的量之比為M,則脫氫反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=____(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),寫出表達(dá)式即可)。
(4)當(dāng)反應(yīng)溫度為923K時,計(jì)算可知脫氫反應(yīng)的反應(yīng)熱為+115.66 kJ·mol-1,燒氫反應(yīng)的反應(yīng)熱為-237.75 kJ·mol-1,為保證燒氫所放熱量完全滿足脫氫吸熱之用(假設(shè)脫氫率為100%),則燒氫率應(yīng)大于_____;由此可見,燒氫過程不僅可以提高丙烷脫氫的轉(zhuǎn)化率,還可以_________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氯氨是氯氣遇到氨氣反應(yīng)生成的一類化合物,是常用的飲用水二級消毒劑,主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3),副產(chǎn)物少于其它水消毒劑;卮鹣铝袉栴}:
(1)①一氯胺(NH2Cl)的電子式為 ________________ 。
②工業(yè)上可利用反應(yīng)Cl2(g)+NH3(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制備一氯胺,已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下表所示(假設(shè)不同物質(zhì)中同種化學(xué)鍵的鍵能相同),則該反應(yīng)的△H=________。
化學(xué)鍵 | N-H | Cl-Cl | N-Cl | H-Cl |
鍵能(kJ/mol) | 391 | 243 | 191 | 431 |
③一氯胺是重要的水消毒劑,其原因是由于一氯胺在中性、酸性環(huán)境中會發(fā)生水解,生成具有強(qiáng)烈殺菌消毒作用的物質(zhì),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。
(2)用Cl2和NH3反應(yīng)制備二氯胺的方程式為2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g),向容積均為1 L的甲、乙兩個恒溫(反應(yīng)溫度分別為400℃、T℃)容器中分別加入2 mol Cl2和2 mol NH3,測得各容器中n(Cl2)隨反應(yīng)時間t的變化情況如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(Cl2)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1. 10 | 0.80 | 0.80 |
n(Cl2) (乙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
①甲容器中,0~40 min內(nèi)用NH3的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NH3)=___________。
②該反應(yīng)的△H________0(填“>”或“<”) 。
③對該反應(yīng),下列說法正確的是______________(填選項(xiàng)字母)。
A.若容器內(nèi)氣體密度不變,則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.若容器內(nèi)Cl2和NH3物質(zhì)的量之比不變,則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.反應(yīng)達(dá)到平衡后,其他條件不變,在原容器中充入一定量氦氣,Cl2的轉(zhuǎn)化率增大
D.反應(yīng)達(dá)到平衡后,其他條件不變,加入一定量的NHCl2,平衡向逆反應(yīng)方向移動
(3)在恒溫條件下,2molCl2和1molNH3發(fā)生反應(yīng)2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g),測得平衡時Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示:
①A、B、C三點(diǎn)中Cl2轉(zhuǎn)化率最高的是______點(diǎn)(填“A”“B”或“C”)。(提示:C點(diǎn)時HCl和Cl2的濃度相等)
②計(jì)算C點(diǎn)時該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)=_________(Kp是平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】以廢鎳(含NiO,雜質(zhì)為少量Fe2O3)生產(chǎn)Ni2O3的一種工藝流程如下:
(1)“酸浸”時為了提高酸浸的速率(浸取率),可采取的措施有_____________(任寫出一條)。
(2)“酸浸”時Fe2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:____________________________________。
(3)“調(diào)節(jié)pH”使溶液中的Fe3+沉淀完全(離子濃度≤10-5mol·L-1時,離子沉淀完全),則需維持c(OH-)不低于__________ [已知Fe(OH)3的Ksp=4×10-38,≈1.6 ]。
(4)“沉鎳”的目的是將溶液中的Ni2+轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2沉淀,確認(rèn)Ni2+已經(jīng)完全沉淀的實(shí)驗(yàn)方法是_____________________________________。
(5)“濾液Ⅱ”所含陰離子主要為Cl-,寫出“氧化”時反應(yīng)的離子方程式:____________________。
(6)以Fe、Ni為電極制取Na2FeO4的原理如圖所示。通電后,在鐵電極附近生成紫紅色的。電解時陽極的電極反應(yīng)式為___________________________________,離子交換膜(b)為______(填“陰”或“陽”)離子交換膜。
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