【題目】堿性鋅錳電池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的電解質(zhì)溶液是KOH溶液。某課題組用廢舊鐵殼無汞堿性鋅錳電池為原料,制備一種新型材料——MnxZn(1x)Fe2O4,其工藝流程如圖所示:
(1)已知MnxZn(1x)Fe2O4中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制取氯氣時還原產(chǎn)物中的錳相同,則鐵元素的化合價為___________。
(2)“溶渣”工序中稀硫酸與鐵反應(yīng)生成的硫酸亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+,寫出該反應(yīng)的離子方程式:_________________________________。
(3)“調(diào)鐵”工序的目的是調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式MnxZn(1x)Fe2O4相符合。
①寫出“調(diào)鐵”工序中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:______________________、_______。
②若測得濾液的成分為c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L1,濾液體積為1 m3,“調(diào)鐵”工序中,需加入的鐵粉質(zhì)量為___________kg(忽略溶液體積變化,用含a、b的代數(shù)式表示)。
(4)在“氧化”工序中,加入雙氧水的目的是把 Fe 2+ 氧化為 Fe 3+;生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實際消耗雙氧水的量大于理論值,其可能原因除溫度外,主要是______________________。
(5)用氨水“調(diào)pH”后,經(jīng)“結(jié)晶”、“過濾”可得到產(chǎn)品和濾液C,從濾液C中還可分離出一種氮肥,該氮肥的溶液中離子濃度由大到小的排序為_______________。
【答案】+3 MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2 O Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ Fe+2H += Fe 2+ +H 2 ↑ 112a56b 生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解 c(NH4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH )
【解析】
由流程圖可知,向用水洗滌的廢舊電池濾渣中加入稀硫酸,濾渣中的Fe和Zn(OH)2溶于稀硫酸,反應(yīng)生成的硫酸亞鐵在酸性條件下,與MnO(OH)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸錳,過濾得到含有硫酸鋅、硫酸鐵和硫酸錳的酸性濾液,向濾液中加入鐵粉調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式MnxZn(1x)Fe2O4相符合,再加入雙氧水將Fe 2+氧化為Fe 3+,用氨水調(diào)pH后,經(jīng)結(jié)晶、過濾得到產(chǎn)品MnxZn(1x)Fe2O4。
(1)由題意可知,MnxZn(1x)Fe2O4中錳元素的化合價為+2價,設(shè)鐵元素化合價為+a,由化合價代數(shù)和為零可得:(+2)×x+(+2)×(1—x)+(+a)×2+(—2)×4=0,解得a=3,故答案為:+3;
(2)由題意可知,硫酸亞鐵與MnO(OH)在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),硫酸亞鐵被氧化生成硫酸鐵,MnO(OH)被還原為硫酸錳,反應(yīng)的離子方程式為MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O,故答案為:MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O;
(3)①“調(diào)鐵”工序中,加入的鐵粉與溶液中的Fe 3+和H+反應(yīng),反應(yīng)時,氧化性較強的Fe 3+與Fe反應(yīng)生成Fe 2+,Fe 3+完全反應(yīng)后,H+與Fe反應(yīng)生成Fe 2+和H2,反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+和Fe+2H += Fe 2+ +H2↑,故答案為:Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+;Fe+2H += Fe 2+ +H2↑;
②由MnxZn(1x)Fe2O4得化學(xué)式可知,n[Mn2++Zn2+]:n(Fe 3+)=1:2,設(shè)加入的鐵粉為xmol,依據(jù)題意可得(a mol·L1×103 L):(b mol·L1×103 L +x) =1:2,解得x=(2a-b)×103 mol,則加入的鐵粉質(zhì)量為(2a-b)×103 mol×56g/mol=56(2a-b)×103g=56(2a-b)kg,故答案為:56(2a-b);
(4)在“氧化”工序中,雙氧水把 Fe 2+ 氧化為Fe 3+,反應(yīng)生成的Fe 3+可以做催化劑,使雙氧水催化分解,成為除溫度外,導(dǎo)致實際消耗雙氧水的量大于理論值的因素,故答案為:生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解;
(5)由流程圖可知,反應(yīng)中加入了稀硫酸和氨水,濾液C中一定含有可以做氮肥的硫酸銨,硫酸銨溶液中由于銨根離子水解使溶液顯酸性,溶液中有c(H + )>c(OH ),但是由于水解程度小,溶液中有c(NH4+)>c(SO42—),則溶液中離子濃度由大到小的排序為,故答案為:c(NH4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH );
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【題目】某溫度時,反應(yīng)X(g)4Y(g)+Z(g) ΔH=-Q kJ·mol-1在2 L恒容密閉容器中進行,X和Z的濃度隨時間變化如圖所示,下列說法不正確的是
A. 2 min內(nèi),X的平均反應(yīng)速率為0.25 mol·L-1·min-1
B. 第t min時,該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C. 第5 min后,X的生成速率與Z的生成速率相等且保持不變
D. 5 min內(nèi),反應(yīng)放出的熱量為1.6Q kJ
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】結(jié)合下表回答下列問題(均為常溫下的數(shù)據(jù)):
酸 | 電離常數(shù)(Ka) |
CH3COOH | 1.8×10-5 |
HClO | 3×10-8 |
H2CO3 | K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 |
H2C2O4 | K1=5.4×10-2 K2=5.4×10-5 |
H2S | K1=1.3×10-7 K2=7.1×10-15 |
請回答下列問題:
(1)同濃度的CH3COO-、HCO3-、CO32-、HC2O4-、ClO-、S2-中結(jié)合H+的能力最弱的是____。
(2)常溫下0.1 mol/L的CH3COOH溶液在加水稀釋過程中,下列表達式的數(shù)據(jù)一定變小的是________(填字母)。
A.c(H+) B. C. D.c(OH-)
(3)0.1 mol/L的H2C2O4溶液與0.1mol/L的KOH的溶液等體積混合后所得溶液中各離子濃度由大到小的順序為__________________。
(4)pH相同的NaClO和CH3COOK溶液,其溶液的物質(zhì)的量濃度的大小關(guān)系是CH3COOK________NaClO (填“>”、“<”或“=”)。
(5)向0.1mol/LCH3COOH 溶液中滴加NaOH 溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=5∶9,此時溶液pH=______________。
(6)向NaClO溶液中通入少量的CO2,所發(fā)生的離子方程式為___________。
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【題目】化學(xué)與生活生產(chǎn)密切相關(guān)。下列說法中不正確的是
A. 施肥時,銨態(tài)氮肥不能與草木灰(含K2CO3)混合使用
B. 夏天冰箱保鮮食品的原理是降低溫度,減小化學(xué)反應(yīng)速率
C. 施用適量石膏(CaSO4·2H2O)可降低鹽堿地(含較多NaCl、Na2CO3)的堿性
D. 將海水直接電解可獲得 Mg及Cl2等單質(zhì)
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【題目】A、B、C、D、E、 F、G是周期表中短周期的七種元素,有關(guān)性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表:
元素 | 有關(guān)性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息 |
A | 地殼中含量最多的元素 |
B | B陽離子與A陰離子電子數(shù)相同,且是所在周期中單核離子半徑最小的 |
C | C與B同周期,且是所在周期中原子半徑最大的(稀有氣體除外) |
D | D原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍,其氫化物有臭雞蛋氣味 |
E | E與D同周期,且在該周期中原子半徑最小 |
F | F的氫化物和最高價氧化物的水化物反應(yīng)生成一種離子化合物 |
G | G是形成化合物種類最多的元素 |
(1) B元素符號為____,A與C以原子個數(shù)比為1:1形成的化合物的電子式為___,用電子式表示C與E形成化合物的過程____, D形成的簡單離子的結(jié)構(gòu)示意圖為____。
(2) F的氫化物是由____(極性或非極性)鍵形成的分子,寫出實驗室制備該氫化物的化學(xué)方程式____。
(3) 非金屬性D____E(填大于或小于),請從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋原因:__。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在恒溫(500K)、體積為2.0L的密閉容器中通入1.0molN2和1molH2發(fā)生合成氨反應(yīng),20min后達到平衡,測得反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ,混合氣體的總物質(zhì)的量為1.6mol。
(1)從開始反應(yīng)至達到平衡時,用NH3表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率v(NH3)=______。
(2)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______。
(3)若拆開1molH—H鍵和1molNN鍵需要的能量分別是436kJ和946kJ,則拆開1molN—H鍵需要的能量是______kJ。
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【題目】目前我國鍋爐煙氣脫硝技術(shù)有新發(fā)現(xiàn),科學(xué)家對O3氧化煙氣脫硝同時制硝酸進行了實驗研究,其生產(chǎn)硝酸的機理如下:
回答下列問題:
(1)NO3分子內(nèi)存在兩個過氧鍵,且氧均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請寫出NO3中N的化合價______;NO3極不穩(wěn)定,常溫下即可爆炸分解,試從電子成鍵角度解釋NO3不穩(wěn)定的原因:______。
(2)N2O5與O3作用也能生成NO3與氧氣,根據(jù)反應(yīng)前后同種元素,價態(tài)相同,不參與氧化還原反應(yīng)的原則,請分析反應(yīng)N2O5+O3=2NO3+O2中,N2O5的作用是______(填“氧化劑”“還原劑”或“既是氧化劑,又是還原劑”)。
(3)請寫出在有水存在時,O3與NO以物質(zhì)的量之比為3∶2完全反應(yīng)的總化學(xué)方程式______。
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【題目】在一定溫度下的定容密閉容器中,當(dāng)下列物理量不再變化時,不能表明反應(yīng):A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已達平衡的是( )
A.B的物質(zhì)的量濃度B.混合氣體的密度
C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量D.混合氣體的壓強
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【題目】利用鈦白粉廠廢酸(主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+)制備過二硫酸銨[(NH4)2S2O8],同時回收TiO(OH)2的簡要流程如下:
已知:i.部分離子完全生成氫氧化物沉淀的pH
金屬離子 | TiO2+ | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ |
開始沉淀的PH | 1.2 | 1.9 | 7.0 | 3.2 |
沉淀完全的pH | 2.8 | 3.1 | 9.4 | 4.7 |
ii.pH>7時,F(xiàn)e2+部分生成Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+。
請回答下列問題:
(1)為保證產(chǎn)物TiO(OH)2的純度,加入試劑A要適量。試劑A為___________。
(2)煅燒回收的TiO(OH)2,獲得的TiO2會發(fā)黃,發(fā)黃的雜質(zhì)可能是_______(填化學(xué)式)。
(3)濾渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外,還含有______________。
(4)加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+,配平下列離子方程式:2[Fe(NH3)2]2+ +________+4H2O +H2O2 =_______ + 4NH3·H2O
(5)電解制備過二硫酸銨的裝置如下圖所示。
①S2O82-中S元素的化合價為+6,其中過氧鍵的數(shù)目為___________。
②電解時,鐵電極連接電源的___________極。
③常溫下,電解液中含硫微粒主要存在形式與 pH 的關(guān)系如下圖所示。
在陽極放電的離子主要為HSO4-,陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的 pH 范圍為______,陽極的電極反應(yīng)式為______________________。
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