【題目】工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結(jié)晶后的母液(含少量雜質(zhì)Fe3+)生產(chǎn)重鉻酸鉀 (K2Cr2O7),其工藝流程及相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線如下圖所示。
(1)向Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào)pH的目的是_____________________。
(2)通過(guò)冷卻結(jié)晶析出大量K2Cr2O7的原因是________________________________。
(3)固體A的主要成分為__________(填化學(xué)式),用熱水洗滌固體A,回收的洗滌液轉(zhuǎn)移到母液___________(填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中,既能提高產(chǎn)率又可使能耗降低。固體B的主要成分為___________________(填化學(xué)式)。
(4)測(cè)定產(chǎn)品中K2Cr2O7含量的方法如下:稱取產(chǎn)品試樣2.500 g 配成250 mL溶液,用移液管取出25.00 mL于碘量瓶中,加入10 mL 2 mol·L-l H2SO4溶液和足量KI溶液(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+),放置于暗處5 min,然后加入100 mL蒸餾水、3 mL 淀粉指示劑,用0.1200 mol·L-l Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(已知I2+ 2S2O32-=2I-+S4O62-)。
①酸性溶液中KI 與K2Cr2O7反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。
②若實(shí)驗(yàn)中共用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00 mL,則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為__________%( 保留2 位小數(shù),設(shè)整個(gè)過(guò)程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng))。進(jìn)一步提純產(chǎn)品的方法是___________________。
(5)+6價(jià)Cr的毒性很高,工業(yè)上用電解法來(lái)處理含Cr2O72-的廢水。下圖為電解裝置示意圖,電極材料分別為鐵和石墨。通電后,Cr2O72-在b極附近轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Cr3+,一段時(shí)間后Cr3+最終可在a 極附近變成Cr(OH)3沉淀而被除去。
①在以上處理過(guò)程中,Cr2O72-轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3+的離子方程式為________________________。
②a電極的電極反應(yīng)式是是____________________;電解一段時(shí)間后在陰極區(qū)有Fe(OH)3和Gr(OH)3沉淀生成,若電解后的溶液中c(Cr3+)為3×10-5mol·L-1,則溶液中c(Fe3+)為____________ mol·L-1。已知:Ksp=[Fe(OH)3]=4.0×10-38,K[Cr(OH)3]=6.0×10-31。
【答案】 除去Fe3+ 低溫下K2Cr2O7的溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,且隨溫度的降低,K2Cr2O7的溶解度明顯減小 NaCl Ⅱ K2Cr2O7 Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O 94.08 重結(jié)晶 Cr2O72-+6Fe2++ 14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 2H++2e-=H2↑ 2×10-12
【解析】考查化學(xué)工藝流程,(1)根據(jù)題目信息,母液中含有少量的Fe3+,加堿液的目的是除去Fe3+;(2)根據(jù)溫度與溶解度的關(guān)系,K2Cr2O7的溶解度受溫度的影響較大,低溫時(shí)K2Cr2O7的溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,且溫度降低,K2Cr2O7的溶解度受溫度的影響較大;(3)母液I中加入KCl,發(fā)生Na2Cr2O7+KCl=K2Cr2O7+NaCl,采用冷卻降溫得到K2Cr2O7固體,即母液II中含有大量的NaCl,因此蒸發(fā)濃縮得到的固體是NaCl;冷卻結(jié)晶中有大量的K2Cr2O7析出,但溶液中含有少量的K2Cr2O7,蒸發(fā)濃縮時(shí),NaCl表面附著一部分K2Cr2O7,為了提高產(chǎn)率又可使能耗降低,因此需要把洗滌液轉(zhuǎn)移到母液II中,達(dá)到類似富集的目的;因此固體B的主要成分是K2Cr2O7;(4)①根據(jù)操作,得出K2Cr2O7作氧化劑,本身被還原成Cr3+,I-被氧化成I2,因此有Cr2O72-+I(xiàn)-→Cr3++I(xiàn)2,然后采用化合價(jià)升降法、原子守恒配平即可,離子方程式為Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O;②根據(jù)離子方程式,得出關(guān)系式為Cr2O72-~3I2~6S2O32-,則求出樣品中K2Cr2O7的質(zhì)量為=2.352g,純度為2.352/2.500×100%=94.08%;進(jìn)一步提純需要重新溶解,冷卻結(jié)晶,此方法叫重結(jié)晶;(5)①b電極為陽(yáng)極,應(yīng)是失去電子,化合價(jià)應(yīng)升高,而Cr2O72-中Cr的化合價(jià)降低,因此b電極為鐵,此電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+,然后利用Cr2O72-的氧化性,與Fe2+發(fā)生反應(yīng),離子反應(yīng)方程方式為Cr2O72-+6Fe2++ 14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;②根據(jù)①的分析,a電極為陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑;Cr3+和Fe3+共存在同一溶液中,因此有,解得c(Fe3+)=2.0×10-12mol·L-1。
點(diǎn)睛:氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是學(xué)生的一個(gè)難點(diǎn),學(xué)生往往找不出反應(yīng)物或生成物,或者溶液的環(huán)境選錯(cuò),這是對(duì)題的理解上不透徹,如本題的(5)①根據(jù)信息,Cr2O72-在b極附近轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Cr3+,b極為陽(yáng)極,陽(yáng)極上失去電子化合價(jià)升高,而現(xiàn)在Cr的化合價(jià)降低,因此只能說(shuō)明b極的材料是Fe,F(xiàn)e-2e-=Fe2+,然后還原Cr2O7-,因此有Cr2O72-+Fe2+→Fe3++Cr3+,根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平,即Cr2O72-+6Fe2+→2Cr3++6Fe3+,F(xiàn)e2+、Fe3+、Cr3+不與OH-大量共存,因此溶液顯酸性,根據(jù)反應(yīng)前后所帶電荷數(shù)守恒、原子守恒進(jìn)行配平即可。
【題型】綜合題
【結(jié)束】
10
【題目】“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題,為了減少空氣中的溫室氣體,并且充分利用二氧化碳資源,科學(xué)家們?cè)O(shè)想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。
(1)有科學(xué)家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:
6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=-76.0 kJ·mol-1
①上述反應(yīng)中每生成1 mol Fe3O4,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______mol。
②已知:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1,則反應(yīng):3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。
(2)用氨水捕集煙氣中的CO2生成銨鹽是減少CO2排放的可行措施之一。
①分別用不同pH的吸收劑吸收煙氣中的CO2,CO2脫除效率與吸收劑的pH關(guān)系如圖所示,若煙氣中CO2的含量(體積分?jǐn)?shù))為12%,煙氣通入氨水的流量為0.052 m3·h-1(標(biāo)準(zhǔn)狀況),用pH為12.81的氨水吸收煙氣30min,脫除的CO2的物質(zhì)的量最多為____________(精確到0.01)。
②通常情況下溫度升高,CO2脫除效率提高,但高于40℃時(shí),脫除CO2效率降低的主要原因是______________。
(3)一定條件下,Pd-Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶,其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________;反應(yīng)過(guò)程中碳元素的化合價(jià)為-2價(jià)的中間體是_________________。
②向一容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃時(shí)發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為CO2:0.2 mol·L-1、H2:0.8 mol·L-1、CH4:0.8 mol·L-1、H2O:1.6 mol·L-1,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為_________________;300℃時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________________。
③已知該反應(yīng)正反應(yīng)放熱,現(xiàn)有兩個(gè)相同的恒容絕熱(與外界無(wú)熱量交換)密閉容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2,在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g),300℃下開始反應(yīng)。達(dá)到平衡時(shí),下列說(shuō)法正確的是
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反應(yīng)速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同
C.容器Ⅰ中CO2的物質(zhì)的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO2的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CH4的轉(zhuǎn)化率之和小于1
【答案】 2 +18.7kJ·mol-1 0.13mol 碳酸氫銨受熱分解生成二氧化碳,氨水受熱揮發(fā) CO2+4H2CH4+2H2O MgOCH2 80% 25 CD
【解析】(1)考查得失電子的計(jì)算、熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算,①根據(jù)反應(yīng)方程式,只有CO2中C的化合價(jià)降低,生成1molFe3O4時(shí)消耗0.5molCO2,即轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.5×4mol=2mol;②6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ①,C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ②,(①+②)/2,得出△H=(-76.0+113.4)/2kJ·mol-1=+18.7kJ·mol-1;(2)考查化學(xué)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)控制條件,①pH=12.81,此時(shí)的CO2脫除效率為91.6%,脫除CO2的物質(zhì)的量最多為mol=0.13mol;②氨水受熱易揮發(fā),溫度過(guò)高,造成氨水揮發(fā),吸收CO2的量減少,CO2與NH3反應(yīng)后生成NH4HCO3,NH4HCO3受熱分解,造成CO2脫除效率降低;(3)考查化學(xué)平衡的計(jì)算、勒夏特列原理,①根據(jù)反應(yīng)機(jī)理,整個(gè)過(guò)程中加入物質(zhì)是CO2和H2,生成的是CH4和H2O,因此反應(yīng)方程式為CO2+4H2CH4+2H2O;Mg為+2價(jià),H為+1價(jià),O為-2價(jià),因此表現(xiàn)-2價(jià)的中間體為MgOCH2;② CO2+4H2CH4+2H2O
平衡: 0.2 0.8 0.8 1.6
變化:0.8 3.2 0.8 1.6
起始:1 4 0 0,CO2的轉(zhuǎn)化率為0.8/1×100%=80%;根據(jù)平衡常數(shù)的定義,K==25;③A、正反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)I是向正反應(yīng)方向進(jìn)行,溫度升高,化學(xué)速率快,反應(yīng)II是向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行,溫度降低,化學(xué)反應(yīng)速率變緩,故A錯(cuò)誤;B、反應(yīng)I向正反應(yīng)方向進(jìn)行,溫度升高,容器為恒容絕熱,對(duì)向正反應(yīng)方向進(jìn)行起到抑制,因此兩個(gè)容器中CH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同,故B錯(cuò)誤;C、根據(jù)B選項(xiàng)分析,故C正確;D、如果容器是恒溫恒容,則CO2的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)II中CH4的轉(zhuǎn)化率之和為1,因?yàn)槭呛闳萁^熱容器,轉(zhuǎn)化率都要降低,因此兩者轉(zhuǎn)化率的和小于1,故D正確。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為:CO(g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g),在427℃時(shí)的平衡常數(shù)是9.4。回答下列問題:
(1)氫氣作為燃料與汽油相比,其優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________(答一條即可)。
(2)800℃時(shí),在容積為2.0L的密閉容器中充入2.0mlCO(g)和3.0molH2O(g),保持溫度不變,4min后
反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率為60%。
①4min內(nèi)H2的平均化學(xué)反應(yīng)速率為__________mol/(L·min)。
②800℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)值為__________。請(qǐng)結(jié)合題中的信息判斷該反應(yīng)的△H__________0。
(3)一定條件下,設(shè)起始加入二氧化碳和氫氣且= Z,在恒壓下.平衡時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)φ(CO2) 與Z和T(溫度)的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(_____)
A.該反應(yīng)的焓變△H>0
B.圖中Z的大小為b>3>a
C.圖中x 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡混合物中 = 3
D.溫度不變時(shí),圖中x點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡在加壓后φ(CO2)減小
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中(固體試樣體積忽略不計(jì)),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是( )
①2v(NH3)=v(CO2)②密閉容器中總壓強(qiáng)不變③密閉容器中混合氣體的密度不變④密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ②③④
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)中不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的是
A.葡萄糖B.蔗糖C.淀粉水解產(chǎn)物D.纖維素水解產(chǎn)物
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】“84”消毒液在日常生活中使用廣泛,該消毒液無(wú)色,有漂白作用,它的有效成分是下列物質(zhì)的一種,這種物質(zhì)是( )
A.Ca(ClO)2B.Na2O2C.H2O2D.NaClO
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各組物質(zhì)混合反應(yīng)后,不能生成NaOH的是( )
A.Na和少量CuSO4溶液B.Na2O2和H2OC.Ca(OH)2與Na2CO3 D.Ba(OH)2與NaCl
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是部分短周期元素化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖,下列說(shuō)法不正確的是
A. 離子半徑:X>Y>Z
B. WX3和水反應(yīng)形成的化合物是離子化合物
C. 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性:R>W
D. Y和Z兩者最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在25℃、101 kPa下,1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68 kJ,下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A. CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l);ΔH=" +725.8" kJ/mol
B. 2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l);ΔH= -1452 kJ/mol
C. 2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l);ΔH= -725.8 kJ/mol
D. 2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=" +1452" kJ/mol
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下圖裝置可用于收集氣體并驗(yàn)證其化學(xué)性質(zhì),下列對(duì)應(yīng)關(guān)系完全正確的是( )
選項(xiàng) | 氣體 | 試劑 | 現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
A | NO | 紫色石蕊溶液 | 溶液變紅 | NO與水反應(yīng)生成硝酸 |
B | Cl2 | 淀粉KI溶液 | 溶液變藍(lán) | Cl2有氧化性 |
C | SO2 | 品紅溶液 | 溶液褪色 | SO2有強(qiáng)氧化性 |
D | NH3 | MgCl2溶液 | 產(chǎn)生白色沉淀 | NH3有堿性 |
A. AB. BC. CD. D
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