【題目】粉煤灰是燃煤產(chǎn)生的重要污染物,主要成分有A12O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物質(zhì)。綜合利用粉煤灰不僅能夠防止環(huán)境污染,還能獲得納米Fe2O3等重要物質(zhì)。
已知:i伯胺R-NH2能與Fe3+反應:3R-NH2+Fe3++SO42-+H2OFe(NH2-R)(OH)SO4+H+生成易溶于煤油的產(chǎn)物。
ii Fe3+在水溶液中能與Cl-反應:Fe3++6Cl-[FeCl6]3-
(1)寫出過程I中Fe2O3發(fā)生反應的離子方程式:____。
(2)過程II加入過量H2O2的作用是 ___ 。
(3)過程II加入伯胺一煤油對浸取液進行分離,該操作的名稱是_____。
(4)從化學平衡角度解釋過程III利用NaCI溶液進行反萃取的原理:_____。
(5) N2H4具有堿性,可與H+結(jié)合生成N2H5+。過程IV中先用過量的N2H4將水層2中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+并生成N2,反應的離子方程式為____,得到的Fe2+再被O2氧化為FeOOH。
(6)納米Fe2O3在常壓電化學法合成氨過程中起催化作用。該電解裝置如圖所示。
已知熔融NaOH-KOH為電解液,Fe2O3在陰極發(fā)生電極反應生成中間體Fe。用化學用語表示Fe2O3在陰極催化生成NH3的反應過程。
第一步:____,
第二步:____。
【答案】Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 將Fe2+完全氧化為Fe3+,有利于與伯胺反應,提高萃取率 萃取、分液 Fe3++6Cl-[FeCl6]3-(已知ii中的反應)使Fe3+濃度下降,3R-NH2+Fe3++SO42-+H2OFe(NH2-R)(OH)SO4+H+(已知i中的反應)平衡向逆反應方向移動,Fe3+從易溶于煤油的物質(zhì)中轉(zhuǎn)移到易溶于水的物質(zhì)中,實現(xiàn)反萃取 4Fe3++5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5+或4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5++24Cl- Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH- 2Fe+N2+3H2O= Fe2O3+2NH3
【解析】
粉煤灰主要成分有A12O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物質(zhì),加入硫酸酸浸,A12O3、Fe2O3、Fe3O4溶于硫酸生成硫酸鋁、硫酸鐵和硫酸亞鐵,SiO2不溶,分離后,浸取液含有Al3+、Fe3+、Fe2+和SO42-等,在浸取液中先加入過量的H2O2將Fe2+全部氧化為Fe3+,再加入伯胺-煤油進行萃取,經(jīng)分液得到水層和有機層,水層中含有Al3+,經(jīng)后期處理得到金屬鋁。有機層為含有Fe(NH2-R)(OH)SO4的煤油層,向有機層中加入NaCl溶液經(jīng)反萃取得到的水層中含有[FeCl6]3-,向水層2中加入N2H4將Fe3+還原為Fe2+,Fe2+再經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化為FeOOH,煅燒FeOOH得到納米Fe2O3,據(jù)此解答。
(1)根據(jù)以上分析,過程I中Fe2O3和硫酸反應生成硫酸鐵和水,反應的離子方程式為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,
故答案為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)由信息可知,伯胺R-NH2能與Fe3+反應:3R-NH2+Fe3++SO42-+H2OFe(NH2-R)(OH)SO4+H+生成易溶于煤油的產(chǎn)物。所以過程II加入過量H2O2的作用是將Fe2+完全氧化為Fe3+,有利于與伯胺反應,提高萃取率,
故答案為:將Fe2+完全氧化為Fe3+,有利于與伯胺反應,提高萃取率;
(3) 過程II加入伯胺-煤油進行萃取,經(jīng)分液得到水層和有機層,該分離操作為萃取、分液,
故答案為:萃取、分液;
(4) 有機層存在平衡:3R-NH2+Fe3++SO42-+H2OFe(NH2-R)(OH)SO4+H+,過程III加入NaCl溶液發(fā)生:Fe3++6Cl-[FeCl6]3-反應,使Fe3+濃度下降,平衡向逆反應方向移動,Fe3+從易溶于煤油的物質(zhì)中轉(zhuǎn)移到易溶于水的物質(zhì)中,實現(xiàn)反萃取,
故答案為:Fe3++6Cl-[FeCl6]3-(已知ii中的反應)使Fe3+濃度下降,3R-NH2+Fe3++SO42-+H2OFe(NH2-R)(OH)SO4+H+(已知i中的反應)平衡向逆反應方向移動,Fe3+從易溶煤油的物質(zhì)中轉(zhuǎn)移到易溶于水的物質(zhì)中,實現(xiàn)反萃;
(5)過量的N2H4將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+并生成N2,根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒及原子守恒,反應的離子方程式為4Fe3++5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5+或4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5++24Cl-,
故答案為:4Fe3++5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5+或4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5++24Cl-;
(6)由圖可知,該電解裝置中,陰陽極均為惰性電極,熔融NaOH-KOH為電解液,Fe2O3在陰極發(fā)生電極反應生成中間體Fe,Fe與N2、水反應生成NH3和Fe2O3,Fe2O3在該過程中起催化作用,故反應分兩步,第一步:Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-,第二步:2Fe+N2+3H2O= Fe2O3+2NH3,
故答案為:Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-;2Fe+N2+3H2O= Fe2O3+2NH3。
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【題目】已知NA是阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法錯誤的是
A. 3g 3He含有的中子數(shù)為1NA
B. 1 L 0.1 mol·L1磷酸鈉溶液含有的數(shù)目為0.1NA
C. 1 mol K2Cr2O7被還原為Cr3+轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6NA
D. 48 g正丁烷和10 g異丁烷的混合物中共價鍵數(shù)目為13NA
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【題目】氧化鉻(Cr2O3)主要用于冶煉金屬鉻、有機化學合成的催化劑等.工業(yè)上是以鉻鐵礦[主要成份為Fe(CrO2)2,還含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)]為主要原料進行生產(chǎn),其主要工藝流程如下:
(1)亞鉻酸亞鐵[Fe(CrO2)2]中Cr的化合價是___________。
(2)焙燒時的主要反應為:4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,其中被氧化的元素為___,每產(chǎn)生32g Fe2O3,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______,該步驟不能使用陶瓷容器,原因是_______。
(3)操作I包括過濾與洗滌,簡述實驗室中洗滌沉淀的操作:__________。
(4)硫磺在與鉻酸鈉的反應中轉(zhuǎn)化為硫代硫酸鈉,反應的離子方程式為___________,濾渣中除Al(OH)3外還有_______(填化學式)。
(5)某工廠用448 kg鉻鐵礦粉[含F(xiàn)e(CrO2)280%]制備Cr2O3,最終得到產(chǎn)品182.4 kg,產(chǎn)率為______。
(6)Cr3+也有一定毒性,會污染水體,常溫下要除去廢液中多余的Cr3+,調(diào)節(jié)pH至少為_______,才能使鉻離子沉淀完全 (已知:離子濃度小于1×10-5mol/L時沉淀就達完全, Cr(OH)3的Ksp=1.0×10-32)。
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【題目】NA 為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法不正確的是( )
A.0.l mol Cl2與足量的鐵粉充分反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 0.2 NA
B.1.0 mol CH4 與Cl2 在光照下反應生成的 CH3Cl 分子數(shù)為 1.0 NA
C.標準狀況下,11.2 L甲烷和乙烯(C2H4)混合物中含氫原子數(shù)目為2 NA
D.0.1mol Cl2 通入水中,HClO、Cl-、ClO-粒子數(shù)之和小于 0.2 NA
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【題目】(1)0.4 mol某氣體的體積為9.8 L,則該氣體的摩爾體積為____________。
(2)有標準狀況下的四種氣體:①6.72 L CH4,②3.01×1023個H2分子,③3.4 g H2S,④0.2 mol NH3,則其體積按從大到小的順序為:_________________(填序號)。
(3)標準狀況下,測得1.92克某氣體的體積為672 mL,則此氣體的相對分子質(zhì)量為__________
(4)實驗室用Na2CO3·10H2O晶體配制0.5mol/L的Na2CO3溶液970mL,應稱取Na2CO3·10H2O的質(zhì)量是___________。
(5)某學生欲用12mol·L-1濃鹽酸和蒸餾水配制500 mL 0.3 mol·L-1的稀鹽酸。
①該學生需要量取________mL上述濃鹽酸進行配制。
②下列實驗操作會導致所配制的稀鹽酸的物質(zhì)的量濃度偏小的是__________(填序號)。
a.用量筒量取濃鹽酸時俯視觀察凹液面
b.將量取濃鹽酸的量筒進行洗滌,并將洗滌液轉(zhuǎn)移到容量瓶中
c.稀釋濃鹽酸時,未冷卻到室溫即轉(zhuǎn)移到容量瓶中
d. 定容后經(jīng)振蕩、搖勻、靜置,發(fā)現(xiàn)液面下降,再加適量的蒸餾水
e.容量瓶洗滌干凈后未干燥
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【題目】煤的干餾實驗裝置如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.c口導出的氣體可使新制氯水褪色B.從b層液體中分離出苯的操作是分餾
C.長導管的作用是導氣和冷凝D.可用藍色石蕊試紙檢驗a層液體中含有的NH3
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【題目】某有機物的結(jié)構(gòu)簡式為。下列關(guān)于該有機物分子結(jié)構(gòu)的說法中正確的是
A. 最多有18個原子在同一平面內(nèi) B. 最多有4個碳原子在一條直線上
C. 最多有12個碳原子在同一平面內(nèi) D. 所有原子都可能在同一平面內(nèi)
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【題目】某溫度下,F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后,改變?nèi)芤簆H,金屬陽離子濃度的變化如右圖所示。據(jù)圖分析,下列判斷錯誤的是
A. Ksp[Fe(OH)3]< Ksp [Cu(OH)2]
B. Fe(OH)3、Cu(OH)2分別在b、c兩點代表的溶液中達到飽和
C. 加適量NH4Cl固體可使溶液由a點變到b點
D. c、d兩點代表的溶液中c(H+)與c(OH-)乘積相等
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【題目】閱讀下列材料,按要求回答問題:酒精、苯(密度小于水,且不溶于水)、CCl4都是有機溶劑,液溴Br2和碘(I2)皆難溶于水,都易溶于上述有機溶劑。
(1)在酒精、苯、NaCl溶液3種試劑中:能把溴單質(zhì)從溴水中萃取出來的是________,萃取時上層液體呈________色,下層液體呈________色。
(2)乙醇和乙酸可以互溶,若要分離兩者,可通過蒸餾實現(xiàn),請指出圖中實驗裝置中的錯誤之處:①________________;②______________;③________________。
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