(16分)高鐵酸鈉(Na2FeO4)具有很強的氧化性,廣泛應(yīng)用于凈水、電池工業(yè)等領(lǐng)域。以粗FeO(含有CuO、Al2O3和SiO2等雜質(zhì))制備高鐵酸鈉的生產(chǎn)流程如下,回答下列問題:

已知:NaClO不穩(wěn)定,受熱易分解。
(1)粗FeO酸溶過程中通入水蒸氣(高溫),其目的是__________________________。
(2)操作I目的是得到高純度FeSO4溶液,則氧化I中反應(yīng)的離子方程式為_________。
(3)本工藝中需要高濃度NaClO溶液,可用Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備
①Cl2與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為_________________。
②在不同溫度下進(jìn)行該反應(yīng),反應(yīng)相同一段時間后,測得生成NaClO濃度如下:

溫度/℃
 
15
 
20
 
25
 
30
 
35
 
40
 
45
 
NaClO濃度/mol·L-1
 
4.6
 
5.2
 
5.4
 
5.5
 
4.5
 
3.5
 
2
 
請描述隨溫度變化規(guī)律________________________________________________________。
其原因為____________________________________________________________________。
(4)工業(yè)也常用電解法制備Na2FeO4,其原理為Fe+2OH-+2H2O電解FeO42-+3H2↑。請用下列材料設(shè)計電解池并在答題卡的方框內(nèi)畫出該裝置。

可選材料:鐵片、銅片、碳棒、濃NaOH溶液、濃HCl等
其陽極反應(yīng)式為:________________________________。

(1)升高溫度加快反應(yīng)速率 或 增大接觸面積加快反應(yīng)速率 或 提高酸溶效率(2分)
(2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(3分)  (3)①Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O(2分)
②溫度小于30℃時,NaClO濃度隨溫度升高而增大;溫度高于30℃時,NaClO濃度隨溫度升高而降低。(2分)溫度小于30℃時,升高溫度,反應(yīng)速率增大;溫度高于30℃時,NaClO不穩(wěn)定而分解。(2分)
(4)如右圖:(陰極材料可為Cu或Fe)(3分)
Fe - 6e+ 8OH=FeO42+ 4H2O(2分)

解析試題分析:(1)高溫水蒸氣可以作答固體與酸反應(yīng)的接觸面積,同時升高溫度反應(yīng)速率也加快,因此粗FeO酸溶過程中通入水蒸氣(高溫),其目的是升高溫度加快反應(yīng)速率或增大接觸面積加快反應(yīng)速率或提高酸溶效率。
(2)操作I目的是得到高純度FeSO4溶液,由于雙氧水具有氧化性,能把亞鐵離子氧化生成鐵離子,則氧化I中反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(3)①Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備次氯酸鈉的離子方程式為Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O。
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知溫度小于30℃時,NaClO濃度隨溫度升高而增大;溫度高于30℃時,NaClO濃度隨溫度升高而降低。這是由于溫度小于30℃時,升高溫度,反應(yīng)速率增大;而溫度高于30℃時,NaClO不穩(wěn)定而分解導(dǎo)致濃度降低。
(4)根據(jù)Fe+2OH-+2H2O電解FeO42-+3H2↑可知,鐵失去電子被氧化,因此鐵是陽極與電源的正極相連,而電解質(zhì)溶液是堿性溶液,所以裝置圖可以是,其中陽極反應(yīng)式為Fe - 6e+ 8OH=FeO42+ 4H2O。
考點:考查外界條件對反應(yīng)速率的影響、離子方程式書寫以及電化學(xué)原理的應(yīng)用

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運用所學(xué)知識,解決下列問題:

(1)已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:,它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是
_________________________________。
(2)合成甲醇的主要反應(yīng)是:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)+90.8kJ,t℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下,在密閉容器中開始只加入CO、H2,反應(yīng)l0min后測得各組分的濃度如下:

物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度(mol/L)
0.2
0.1
0.4
 
①該時間段內(nèi)反應(yīng)速率v(H2)=      
②比較此時正、逆反應(yīng)速率的大。簐       v(填“>”、“<”或“=”)
③反應(yīng)達(dá)到平衡后,保持其它條件不變,若只把容器的體積縮小一半,平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移動,平衡常數(shù)K          (填“增大”、“減小” 或“不變”)。
(3)固氮是科學(xué)家致力研究的重要課題。自然界中存在天然的大氣固氮過程:N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) -180.8 kJ,工業(yè)合成氨則是人工固氮。分析兩種固氮反應(yīng)的平衡常數(shù),下列結(jié)論正確的是       
 反應(yīng)
大氣固氮
工業(yè)固氮
溫度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A.常溫下,大氣固氮很難進(jìn)行,而工業(yè)固氮卻能非常容易進(jìn)行
B.模擬大氣固氮應(yīng)用于工業(yè)上的意義不大
C.工業(yè)固氮時溫度越低,氮氣與氫氣反應(yīng)越完全
D.K越大說明合成氨反應(yīng)的速率越大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

在一體積為10 L的容器中,通過一定量的CO和H2O,850 ℃時發(fā)生反應(yīng):
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

(1)CO和H2O濃度變化如圖,則0~4 min的平均反應(yīng)速率v(CO)=______mol·L-1·min-1
(2)如圖中4~5min之間該反應(yīng)________(填“是”或“否”)處于平衡狀態(tài),判斷理由________________________________________________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

工業(yè)上可以利用廢氣中的CO2為原料制取甲醇,其反應(yīng)方程式為:CO2+3H2CH3OH+H2O。請回答下列問題:
(1)已知常溫常壓下下列反應(yīng)的能量變化如下圖所示:

1molCO(g)+1mol H2O(l)

 
1molCO(g)+2mol H2(g)
 
1molCH3OH(l)
 
1molCO2(g)+1mol H2(g)
 

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式__               _。
該反應(yīng)的△S­­­­­­­­­­­­­­____0(填“>”或“<”或“=”),在 ______情況下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
(2)如果上述反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)K值變大,則該反應(yīng)__     (選填編號)。
A.一定向正反應(yīng)方向移動   B.在平衡移動時正反應(yīng)速率先增大后減小
C.一定向逆反應(yīng)方向移動    D.在平衡移動時逆反應(yīng)速率先減小后增大
(3)如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生,能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是       __     (選填編號)。
A.3v(H2)=v(CO2)        B.C(H2) = C(CO2)
C.容器內(nèi)氣體的密度不變    D.容器內(nèi)壓強不變
(4)若反應(yīng)的容器容積為2.0L,反應(yīng)時間4.0 min,容器內(nèi)氣體的密度增大了2.0g/L,在這段時間內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率為           。反應(yīng)在t1時達(dá)到平衡,過程中c(CO2)隨時間t變化趨勢曲線右圖所示。保持其他條件不變,t1時將容器體積壓縮到1L,請畫出t1后c(CO2)隨時間t變化趨勢曲線(t2達(dá)到新的平衡)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

(19分)釩有金屬“維生素”之稱,研究發(fā)現(xiàn)釩的某些化合物對治療糖尿病有很好的療效。
工業(yè)上設(shè)計將VOSO4中的K2SO4、SiO2、CuO雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下:

請回答下列問題:
(1)步驟②、③的變化過程可表示為(HM為有機萃取劑):
VOSO4 (水層)+ 2HM(有機層) VOM2(有機層) + H2SO(水層) 
步驟②中萃取時必須加入適量堿,其原因是                         。
步驟③中X試劑為                   
(2)步驟④的離子方程式為                      
(3)該工藝流程中,可以循環(huán)利用的物質(zhì)有               和       
(4)操作Ⅰ得到的廢渣,用         溶解,充分反應(yīng)后,                     ,(填寫系列操作名稱)稱量得到mg氧化銅。
(5)為了制得氨水,甲、乙兩小組選擇了不同方法制取氨氣,請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表空格中。

 
實驗裝置
實驗藥品
制備原理
甲小組
A
氫氧化鈣、氯化銨
反應(yīng)的化學(xué)方程式為①                    
乙小組
   
濃氨水、氫氧化鈉固體
分析產(chǎn)生氨氣的原因③                               
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

【化學(xué)與技術(shù)】
工業(yè)上以氨氣為原料制備硝酸的過程如圖1所示:

某課外小組模擬上述部分過程設(shè)計了如圖2所示實驗裝置制備硝酸(所有橡膠制品均已被保護(hù))
(1)工業(yè)上用氨氣制取NO的化學(xué)方程式是                  
(2)連接好裝置后,首先進(jìn)行的操作是            
(3)通入a氣體的目的是            ;
(4)盛有Na2CO3溶液的燒杯為尾氣處理裝置,該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是            。
(5)已知:溫度低于21.15℃時,NO2幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O4,工業(yè)上可用N2O4與水反應(yīng)來提高硝酸產(chǎn)率,N2O4與a氣體在冷水中生成硝酸的化學(xué)方程式是       ;
(6)一定條件下,某密閉容器中N2O4和NO2的混合氣體達(dá)到平衡時,c(NO2)=0.500mol/L,c(N2O4)=0.125mol/L.則2NO2(g)N2O4(g)的平衡常數(shù)K=   ,若NO2起始濃度為2mol/L,相同條件下,NO2的最大轉(zhuǎn)化率為    

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

(18分)鈦被譽為“二十一世紀(jì)的金屬”,用途廣泛。按下圖所示組成的產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率并能減少環(huán)境污染。請回答下列問題:

(1)已知中FeTiO3元素的化合價為+3,鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的過程中________元素被氧化,每生產(chǎn)1. 9kgTiCl4消耗Cl2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。

則金屬Mg還原TiCl4制取金屬Ti (s)的熱化學(xué)方程式為___________.
(3)某化學(xué)興趣小組探究外界條件對合成甲醇反應(yīng)的影響。

①在300℃時,向體積為1L的密閉容器中加入2mol H2和1mol CO,CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

則從反應(yīng)開始到建立平衡,v(H2)為___________ ;
該溫度下的化學(xué)平衡常
數(shù)為___________
②在其它條件不變,只改變其中的一個條件,該小組同學(xué)
根據(jù)實驗繪制如下圖像,其中與事實相符的是為___________(填
序號)。

(4)電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。
①電解飽和食鹽水的離子方程式為為___________ 。
②電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2~3,鹽酸的作用為為___________。(用必要的離子方程式和文字說明)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

(12分)在一容積為2L的密閉容器中加入2molA和6molB,保持溫度為20℃,在催化劑存在的條件下進(jìn)行下列反應(yīng):A(g)+2B(g) 2C(g),達(dá)平衡后生成1.2mol C,平衡混合氣體中C的體積分?jǐn)?shù)為ω。
⑴求20℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(保留三位有效數(shù)字)
⑵20℃時,若在同一容器中加入1molA、               mol B和               mol C,則平衡混合氣中C的體積分?jǐn)?shù)仍為ω。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

(I)某化學(xué)家根據(jù)“原子經(jīng)濟”的思想,設(shè)計了如下制備H2的反應(yīng)步驟:
①CaBr2+H2OCaO+2HBr    ②2HBr+HgHgBr2+H2
③HgBr2+__________ +          ④2HgO2Hg+O2
請你根據(jù)“原子經(jīng)濟”的思想完成上述步驟③的化學(xué)方程式:________         _。
根據(jù)“綠色化學(xué)”的思想評估該方法制H2的主要缺點:________             __。
(II)氫氣常用生產(chǎn)水煤氣的方法制得。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0
在850℃時,K=1。
(1)若升高溫度到950℃時,達(dá)到平衡時K______1(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)850℃時,若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和x mol H2,則:
①當(dāng)x = 5.0時,上述平衡向___________(填正反應(yīng)或逆反應(yīng))方向進(jìn)行。
②若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進(jìn)行,則x應(yīng)滿足的條件是__________。
(3)在850℃時,若x="5.0" mol,其它物質(zhì)的投料不變,當(dāng)上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,求H2的體積分?jǐn)?shù)(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

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