【題目】I.高鐵酸鉀( K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進行中。如圖是高鐵電池的模擬實驗裝置:
(1)該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為_________________________________________;若維持電流強度為1A,電池工作十分鐘,理論消耗Zn_______g(已知F=96500C/mol,小數(shù)點后保留1位)。
(2)鹽橋中盛有飽和KC1溶液,此鹽橋中氯離子向_______移動(填“左”或“右”);若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向_______移動(填“左”或“右”)。
(3)下圖為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有____。
Ⅱ.工業(yè)上濕法制備K2FeO4的工藝流程如圖。
(4)完成“氧化”過程中反應(yīng)的化學方程式:___FeCl3+___NaOH+___NaClO=___Na2FeO4+___NaCl+___H2O,其中氧化劑是_______(填化學式)。
(5)加入飽和KOH溶液的目的是_____________________。
(6)已知25℃時Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此溫度下若在實驗室中配制5mol/L l00mL FeCl3溶液,為使配制過程中不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則至少需要加入_______mL 2 mol/L的鹽酸(忽略加入鹽酸體積)。
【答案】FeO42﹣+4H2O+3e﹣=Fe(OH)3↓+5OH﹣0.2右左使用時間長、工作電壓穩(wěn)定2103295NaClO減小高鐵酸鉀的溶解,促進高鐵酸鉀晶體析出2.5
【解析】
Ⅰ.(1)根據(jù)電池裝置,Zn做負極,C為正極,高鐵酸鉀的氧化性很強,正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe(OH)3,正極電極反應(yīng)式為:FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-,若維持電流強度為1A,電池工作十分鐘,通過電子為,則理論消耗Zn為××65g/mol=0.2g,故答案為:FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-;0.2;
(2)鹽橋中陰離子移向負極移動,鹽橋起的作用是使兩個半電池連成一個通路,使兩溶液保持電中性,起到平衡電荷,構(gòu)成閉合回路,放電時鹽橋中氯離子向右移動,用某種高分子材料制成陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向左移動,故答案為:右;左;
(3)由圖可知高鐵電池的優(yōu)點有:使用時間長、工作電壓穩(wěn)定,故答案為:使用時間長、工作電壓穩(wěn)定;
Ⅱ.氯化鐵溶液中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉,發(fā)生反應(yīng)為:2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,將Na2FeO4粗產(chǎn)品在40%KOH溶液中溶解,過濾除去雜質(zhì)NaCl,加入飽和KOH溶液后,將Na2FeO4轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K2FeO4,反應(yīng)方程式為Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH,冷卻結(jié)晶、過濾,高鐵酸鉀易溶于水,難溶于異丙醇,用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以減少高鐵酸鉀的損耗,同時洗去高鐵酸鉀晶體表面的KOH和其他雜質(zhì),得到純產(chǎn)品高鐵酸鉀。
(4)其中Fe元素化合價由+3價升高為+6價,共升高3價,Cl元素化合價由+1價降低為-1,價,共降低2價,化合價升降最小公倍數(shù)為6,則FeCl3的系數(shù)為2、NaClO的系數(shù)為3,再根據(jù)原子守恒配平后反應(yīng)方程式為:2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,所含元素化合價降低的反應(yīng)物是氧化劑,NaClO是氧化劑,故答案為:2、10、3、2、9、5;NaClO;
(5)加入飽和KOH溶液可以增大K+的濃度,減小高鐵酸鉀的溶解,促進高鐵酸鉀晶體析出,故答案為:減小高鐵酸鉀的溶解,促進高鐵酸鉀晶體析出;
(6)溶液中c(Fe3+)=5mol/L,根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,可知開始沉淀時c(OH-)=2×10-13mol/L,則溶液中c(H+)=mol/L=0.05mol/L,根據(jù)稀釋定律,需要鹽酸的體積=2.5mL,故答案為:2.5。
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【題目】已知A~F是中學化學中常見物質(zhì),其中A、C、E為氣體,且A能使品紅溶液褪色;B、D為液體,D的濃溶液在常溫下能使鐵鈍化;F的濃溶液與X共熱通常用于實驗室制備單質(zhì)C;X是一種黑色粉末,B分子中有18個電子。(反應(yīng)中部分生成物已略去)
(1)寫出反應(yīng)②的化學方程式:___________________。
(2)寫出反應(yīng)①、⑤的離子方程式:①____________;⑤________________.
(3)根據(jù)圖中信息,B、C、D、X氧化性從強到弱的順序是_________________.
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【題目】某溶液由Na+、Cu2+、Ba2+、Fe3+、AlO2-、CO32-、SO42-、Cl-中的若干種離子組成,取適量該溶液進行如下實驗:下列說法正確的是
A. 原溶液中一定只存在AlO2-、CO32-、SO42-、Cl- 四種離子
B. 氣體A的化學式是CO
C. 原溶液中一定不存在的離子是Cu2+、Ba2+、Fe3+
D. 生成沉淀B的離子方程式為:Al3++ 3OH- = Al(OH)3 ↓
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【題目】為測定Na2CO3與Na2SO3混合物中各組分的含量,設(shè)計如下實驗方案:
(1)方案一:稱取一定質(zhì)量的樣品(30g),置于坩堝中加熱至恒重,冷卻,稱取剩余固體質(zhì)量為31.6g,計算。①實驗中加熱至恒重的目的是_________________________。②樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為_______________________________
(2)方案二:以下圖所示裝置進行實驗:(鐵架臺、鐵夾等儀器未在圖中畫出)
①已知儀器C中裝有品紅溶液,其作用是______________,有人提出該溶液可能引起Na2CO3含量的測量結(jié)果比實際值偏低,理由是____________________。
②實驗室中備有以下常用試劑:a.濃硫酸 b.品紅溶液 c.酸性高錳酸鉀溶液d.氫氧化鈉溶液 e.無水硫酸銅 f.堿石灰 g.五氧化二磷 h.無水氯化鈣 請將下列容器中應(yīng)盛放的試劑序號填入相應(yīng)空格:B中______,D中________,E中________。
③實驗過程中,當儀器A內(nèi)的固體反應(yīng)完全后,需打開活塞K,向A中通入大量的氮氣。這樣做的目的是______________。
(3)方案三:稱取一定量樣品,置于小燒杯中,加適量水溶解,向小燒杯中加入足量BaCl2溶液。過濾、洗滌、干燥沉淀,稱量固體質(zhì)量。實驗中判斷沉淀洗干凈的方法是_________。
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【題目】鐵及其化合物[如FeCl3,Fe(OH)3,Na2FeO4等]在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛,請結(jié)合所學知識,回答問題:
(1)電子工業(yè)需用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔,制造印刷電路板,檢驗FeCl3溶液中Fe3+存在的常用試劑是_______。FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔反應(yīng)的離子方程式為________________,欲從腐蝕后的廢液中回收Cu并重新獲得FeCl3溶液,現(xiàn)有下列試劑①氯氣②鐵粉③濃硫酸④鹽酸⑤燒堿⑥氨水,請選擇試劑______,寫出反應(yīng)的離子方程式:廢液中回收Cu_________;廢液重新獲得FeCl3溶液_________。
(2)沸水中逐滴加入1mol/L FeCl3溶液,繼續(xù)加熱至溶液呈透明的紅褐色,該反應(yīng)的化學方程式為____,該分散系中分散質(zhì)的微粒直徑為____ nm。
(3)高鐵酸鈉Na2FeO4是一種新型凈水劑,可以通過如下反應(yīng)制得2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3X+5H2O,X的化學式為____,從化合價升降角度考慮,高鐵酸鈉能夠殺菌是因為它具有____性。
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【題目】下列有色透明溶液中,一定能大量共存的是( )
A.含有0.1mol/L Ba2+的溶液中:Na+、K+、HCO3-、Cl-
B.在氨水中:K+、Cu2+、Cl-、SO42-
C.強酸性溶液中:Fe3+、MnO4-、SO42-、K+
D.強酸性溶液中:Na+、Fe2+、Cr2O72-、SO42-
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【題目】已知兩個羥基同時連在同一碳原子上的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的,它要發(fā)生脫水反應(yīng):
現(xiàn)有分子式為C9H8O2X2(X為一未知元素)的物質(zhì)M,可在一定條件下發(fā)生上述一系列反應(yīng)
試回答下列問題:
(1)X為____________________(填元素符號);
(2)上述轉(zhuǎn)化中其中屬于氧化反應(yīng)的共有_______步(填數(shù)字);M與NaOH溶液共熱反應(yīng)的所屬類型是_______________ 反應(yīng)。
(3)M的結(jié)構(gòu)簡式為 ________________________________
(4)寫出下列反應(yīng)的化學方程:
E和銀氨溶液反應(yīng)的化學方程式:_______________________________________________
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【題目】研究+6價鉻鹽不同條件下微粒存在形式及氧化性,某小組同學進行如下實驗:
已知:Cr2O72- (橙色)+H2O2CrO42-(黃色)+2H+ △H= +13.8 kJ/mol,+6價鉻鹽在一定條件下可被還原為Cr3+,Cr3+在水溶液中為綠色。
(1)試管c和b對比,推測試管c的現(xiàn)象是________。
(2)試管a和b對比,a中溶液橙色加深。甲認為溫度也會影響平衡的移動,橙色加深不一定是c(H+)增大影響的結(jié)果;乙認為橙色加深一定是c(H+)增大對平衡的影響。你認為是否需要再設(shè)計實驗證明?____(“是”或“否”),理由是_________________________________。
(3)對比試管a、b、c的實驗現(xiàn)象,得到的結(jié)論是________________。
(4)試管c繼續(xù)滴加KI溶液、過量稀H2SO4,分析上圖的實驗現(xiàn)象,得出的結(jié)論是_______;寫出此過程中氧化還原反應(yīng)的離子方程式________________。
(5)小組同學用電解法處理含Cr2O72-廢水,探究不同因素對含Cr2O72-廢水處理的影響,結(jié)果如下表所示(Cr2O72-的起始濃度,體積、電壓、電解時間均相同)。
實驗 | ⅰ | ⅱ | ⅲ | ⅳ |
是否加入Fe2(SO4)3 | 否 | 否 | 加入5g | 否 |
是否加入H2SO4 | 否 | 加入1mL | 加入1mL | 加入1mL |
電極材料 | 陰、陽極均為石墨 | 陰、陽極均為石墨 | 陰、陽極均為石墨 | 陰極為石墨,陽極為鐵 |
Cr2O72-的去除率/% | 0.922 | 12.7 | 20.8 | 57.3 |
①實驗ⅱ中Cr2O72-放電的電極反應(yīng)式是________________。
②實驗ⅲ
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