【題目】【化學(xué)——選修2:化學(xué)與技術(shù)】高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下:
回答下列問題:
(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應(yīng)將軟錳礦粉碎,其作用是 。
(2)“平爐”中發(fā)生的化學(xué)方程式為 。
(3)“平爐”中需要加壓,其目的是 。
(4)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。
①“歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng),反應(yīng)中生成K2MnO4,MnO2和 (寫化學(xué)式)。
②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ,陰極逸出的氣體是 。
③“電解法”和“歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為 。
(5)高錳酸鉀純度的測定:稱取1.0800 g樣品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,搖勻。取濃度為0.2000 mol·L1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48 mL,該樣品的純度為
(列出計算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
【答案】(1)增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高原料利用率;
(2)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O;
(3)提高氧氣的壓強,加快反應(yīng)速率加快,增加軟錳礦的轉(zhuǎn)化率;
(4) ① KHCO3;②MnO42--e-=MnO4-;H2;③3:2;
(5) 。
【解析】
試題分析:(1) MnO2是固體物質(zhì),對于有固體參加的化學(xué)反應(yīng),由于其濃度不變,因此可通過增大其反應(yīng)接觸表面積的方法來提高反應(yīng)速率,使更多的軟錳礦反應(yīng)轉(zhuǎn)化為生成物,從而提高其轉(zhuǎn)化率,因此要將其粉碎成細(xì)小的顆粒;(2) 根據(jù)流程圖可知,在“平爐”中MnO2、KOH、O2在加熱時會反應(yīng)產(chǎn)生K2MnO4,結(jié)合反應(yīng)前后各種元素的原子個數(shù)、原子種類不變,即根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,另外一種生成物質(zhì)是H2O,根據(jù)原子守恒、電子守恒可得發(fā)生的化學(xué)方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ;(3)由于上述反應(yīng)中氧氣的狀態(tài)是氣態(tài),在“平爐”中增大壓強,就可以使反應(yīng)物氧氣的濃度增大,根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,增大反應(yīng)物的濃度,可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快;再結(jié)合外界條件對化學(xué)平衡移動的影響,任何反應(yīng)都具有一定的可逆性,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。若增大壓強,可以使化學(xué)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動,故可以提高原料的轉(zhuǎn)化率; (4) ①在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,這時K2MnO4會發(fā)生歧化反應(yīng),生成KMnO4,MnO2,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,另外一種生成物是KHCO3;根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒及反應(yīng)的原子守恒,可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式是:3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3;②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,在電解槽中陽極,MnO42-失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生MnO4-。陽極的電極反應(yīng)式是:MnO42--e-=MnO4-;在陰極,溶液中的水電離產(chǎn)生的H+獲得電子變?yōu)闅錃庖莩,陰極的電極反應(yīng)式是:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。所以陰極逸出的氣體是H2;總反應(yīng)方程式是:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH;③根據(jù)“電解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4完全轉(zhuǎn)化為KMnO4,所以K2MnO4的理論利用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3;中,反應(yīng)的K2MnO4中只有2/3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為KMnO4,所以K2MnO4的理論利用率是2/3,故“電解法”和“CO2歧化法”制取KMnO4時K2MnO4的理論利用率之比為1:2/3=3:2;(5)根據(jù)離子方程式2MnO4-+5H2C2O4+ 6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4與草酸反應(yīng)的關(guān)系式是:2KMnO4~5H2C2O4。取濃度為0.2000 mol·L1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48 mL,則配制的溶液的濃度為:。則1.0800g樣品中含KMnO4的物質(zhì)的量為:n(KMnO4)=c·V= ,由于樣品的質(zhì)量是1.0800g,則該樣品含有的KMnO4的的純度為:ω=。
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【題目】下表為元素周期表的一部分:
族 | ||||||||
1 | ① | |||||||
2 | ② | |||||||
3 | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
I. 請參照元素①-⑥在表中的位置,用化學(xué)用語回答下列問題:
(1)畫出元素②的離子結(jié)構(gòu)示意圖______________。
(2②、③、⑤的離子半徑由大到小的順序為_________________________。
(3)元素④和⑥形成的化合物的電子式:____________________。
II. 由上述部分元素組成的物質(zhì)間,在一定條件下,可以發(fā)生下圖所示的變化,其中A是一種淡黃色固體。請回答:
(4)寫出固體A與液體X反應(yīng)的離子方程式 。
(5)氣體Y是一種大氣污染物,直接排放會形成酸雨?捎萌芤B吸收,寫出過量的Y與B
溶液反應(yīng)的離子方程式__________________________________________________
(6)若氣體C與Y在恒容絕熱的條件下反應(yīng),下列哪些說法說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài):_______
A. 溫度不變
B. 2v正(C)=v逆(Y)
C.混合氣體的密度不變
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
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【題目】下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)或應(yīng)用的說法正確的是
A.晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì),可用于生成光導(dǎo)纖維
B.用Na2O2漂白過的織物、麥稈日久又漸漸變成黃色
C.K2FeO4具有強氧化性,可用于自來水的殺菌消毒、
D.濃硫酸具有較強酸性,常用作淀粉水解的催化劑
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【題目】下列有機物的系統(tǒng)命名中正確的是
A.3—甲基—4—乙基戊烷
B.3,3,4—三甲基己烷
C.3,4,4—三甲基己烷
D.3,5—二甲基己烷
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【題目】苯和液溴的取代反應(yīng)的實驗裝置如圖所示,其中A為具支試管改制成的反應(yīng)容器,在其下端開了一小孔,塞好石棉絨,再加入少量鐵屑。填寫下列空白:
(1)寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________________。
(2)試管C中苯的作用是:________________。反應(yīng)開始后,觀察D和E兩試管,看到的現(xiàn)象為:D________________;E________________。
(3)B中的NaOH溶液的作用是_____________________________________________,可觀察到的現(xiàn)象是________________。
(4)在上述整套裝置中,具有防倒吸的裝置有________(填字母序號)。
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【題目】蘋果醋(ACV)是一種由蘋果發(fā)酵而成的酸性飲品,具有解毒、降脂等藥效。蘋果醋是一種常見的有機酸,其結(jié)構(gòu)簡式為。
(1)蘋果醋中含有的官能團的名稱是________、_____________。
(2)蘋果醋的分子式為__________________。
(3)1 mol蘋果醋與足量金屬鈉反應(yīng),能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣________L。
(4)蘋果醋可能發(fā)生的反應(yīng)是________。
A.與NaOH溶液反應(yīng) |
B.與石蕊溶液作用 |
C.與乙酸在一定條件下酯化 |
D.與乙醇在一定條件下酯化 |
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【題目】已知A的產(chǎn)量通常用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平,B、D是飲食中兩種常見的有機物,F(xiàn)是一種有香味的物質(zhì),F(xiàn)中碳原子數(shù)是D的兩倍,F(xiàn)以A為主要原料合成F和高分子化合物E,其合成路線如圖所示。
(1)A的結(jié)構(gòu)式為____________,B中決定其性質(zhì)的重要官能團的名稱為____________。
(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式并判斷反應(yīng)類型。
①______________________________________,反應(yīng)類型:____________。
③________________________,反應(yīng)類型:____________。
(3)實驗室怎樣鑒別B和D?_________________________________________________。
(4)該裝置圖中有一個明顯的錯誤是_______________________________________________。
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【題目】(1)實驗室用金屬銅和稀硝酸制取NO的離子方程式:____________________。
(2)NO是有毒氣體,某學(xué)生為防止污染,用分液漏斗和燒杯裝配了一套簡易的、能隨開隨用、隨關(guān)隨停的NO氣體發(fā)生裝置,如圖Ⅰ所示。
①實驗室若沒有銅絲,而只有小銅粒,在使用上述裝置進(jìn)行實驗時,可用絲狀材料包裹銅粒以代替銅絲進(jìn)行實驗,這絲狀材料的成分可以是________(填選項編號)。
A.鐵 B.鋁 C.銀 D.玻璃 E.聚丙烯塑料
②打開分液漏斗的活塞使反應(yīng)進(jìn)行,在分液漏斗中實際看到的氣體是紅棕色的,原因是_________(填化學(xué)方程式)
(3)為證明銅絲與稀硝酸反應(yīng)生成的確實是NO,某同學(xué)另設(shè)計了一套如圖Ⅱ所示制取NO的裝置。反應(yīng)開始后,可以在U形管右端觀察到無色的NO氣體。
①漏斗的作用是_____________________________________________________。
②讓反應(yīng)停止的操作方法及原因是________________________________________。
(4)以下收集NO氣體的裝置(見圖Ⅲ),合理的是________(填選項代號)。
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