软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物。
(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4,再利用铝热反应原理制得锰,该铝热反应的化学方程式为 。
(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示:
下表为t℃时,有关物质的pKsp(注:pKsp =-lgKsp)。
物质 |
Fe(OH)3 |
Cu(OH)2 |
Ca(OH)2 |
Mn(OH)2 |
CuS |
CaS |
MnS |
MnCO3 |
pKsp |
37.4 |
19.32 |
5.26 |
12.7 |
35.2 |
5.86 |
12.6 |
10.7 |
软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2 + C6H12O6 + 12H2SO4=12MnSO4 + CO2↑+18H2O
①该反应中,还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施: 。
②滤液1的pH (填“>”、“<”或“=”)MnSO4浸出液的pH。
③加入MnF2的主要目的是除去 (填Ca2+、Fe3+或Cu2+)
(3)由MnSO4制取MnCO3
往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液,,该反应的离子方程式为_____________________;若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液,还会产生Mn(OH)2,可能的原因有:MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) + CO32-(aq),t℃时,计算该反应的平衡常数K= (填数值)。
废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下:
(1)写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子反应方程式 ;铜帽溶解完全后,需加热(至沸)将溶液中过量的H2O2除去。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下:2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为 ,滴定终点观察到的现象为 ;
②某同学称取1.0g电池铜帽进行实验,得到100.00mL含有Cu2+的溶液,量取20.00mL上述含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次,记录数据如下:
实验编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
V(Na2S2O3)(mL) |
28.32 |
25.31 |
25.30 |
25.32 |
计算电池铜帽中Cu的质量分数为 ,(结果保留四位有效数字)若滴定前溶液中的H2O2没有除
尽,则所测定c (Cu2+)将会 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”);
(3)常温下,若向50mL 0.0001mol/L CuSO4溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液,生成了沉淀。已知KSP[Cu (OH)2] =2.0×10-20(mol/L)3,计算沉淀生成后溶液中c(Cu2+)= mol/L;
(4)已知pH>11 时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
|
开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
Fe3+ |
1.1 |
3.2 |
Fe2+ |
5.8 |
8.8 |
Zn2+ |
5.9 |
8.9 |
实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为:①向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应;
② ;③过滤;
④ ;⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃煅烧。
某研究性学习小组为合成1-丁醇,查阅资料得知一条合成路线:
CH3CH=CH2+CO+H2CH3CH2CH2CHOCH3CH2CH2CH2OH;
CO的制备原理:HCOOHCO↑+H2O,CO的制备装置如图所示。请填写下列空白:
(1)装置a的作用是 ;
(2)实验时向装置b中加入几粒沸石的作用是 ,某同学进行实验时,加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是 ;
(3)装置c的作用是 ;
(4)实验室用浓硫酸和2-丙醇制备丙烯时,还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是④—_______—_______—_______—②(填序号,试剂可以重复使用);
①饱和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③石灰水 ④无水CuSO4 ⑤品红溶液
写出生成SO2、CO2及水蒸气反应的化学方程式 ;
(5)合成的1-丁醇中常含有杂质丁醛,设计出如下提纯路线:
已知:①R-CHO+NaHSO3(饱和)→RCH(OH)SO3Na↓;②沸点:乙醚 34℃,1-丁醇 118℃
试剂1为 ,操作1为 ,操作2为 ,操作3为 ;
(6)现用60g 2-丙醇制备1-丁醇,经分析知:由2-丙醇制备丙烯时的产率为85℅,由丙烯制丁醛产率为80℅,由丁醛制1-丁醇产率为75℅,则制得1-丁醇为 g。
高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
湿法 |
强碱性介质中,Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液 |
干法 |
Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 |
(1)工业上用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如下图所示:
①反应I的化学方程式为 。
②反应II的离子方程式为 。
③进行溶解,沉淀、洗涤这些操作的共同目的是 。
(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂,其处理水的原理为________________。
(3)湿法、干法制备K2FeO4的反应中均利用的是+3价Fe元素的 性质。
(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池,下图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出的高铁电池的优点有 。
辉铜矿是一种重要的铜矿石,主要含有硫化亚铜(Cu2S),还有Fe2O3、SiO2及一些不溶性杂质。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如下:
已知:部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol.L-1计算)。
离子 |
开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
Fe3+ |
1.1 |
3.2 |
Mn2+ |
8.3 |
9.8 |
Cu2+ |
4.4 |
6.4 |
回答下列问题:
(1)浸取后得到的浸出液中含有CuSO4、MnSO4。写出浸取时产生CuSO4、MnSO4反应的化学方程式 。
(2)调节pH的目的是 ,pH的调节范围为_____________。
(3)生成MnCO3沉淀的离子方程式为 。
(4)操作A为 。
(5)由辉铜矿制取铜的反应过程可以表示为:
2Cu2S(s)+3O2 (g) =2Cu2O(s)+2SO2(g) △H="-" 768.2 kJ.mol-l
2Cu2O(s)+Cu2S(s)=6Cu(s)+SO2 (g) △H="+116.0" kJ.mol-l
则由Cu2S与O2加热反应生成Cu的热化学方程式为_____________。
(6)若用含85% Cu2S的辉铜矿来制备无水Cu(NO3)2。假设浸取率为95%,调节pH时损失Cu 3%,蒸氨过程中有5%未转化为CuO,其它过程中无损耗,则1.0 kg这样的辉铜矿最多能制备 kg无水Cu(NO3)2。
铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀的类型为__________腐蚀。
②图中A、B、C三点附近的区域内,腐蚀最严重的是 (填字母)。
(2)已知Fe3+、Fe2+、Cu2+在溶液中沉淀的pH如下表:
印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCI3。腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol.L-1,请参照上表给出的数据和提供的药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:①__ ;② ;③过滤。(提供的药品:Cl2、浓H2S04、NaOH溶液、CuO、Cu)
(3)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:
①向Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸,溶液颜色由浅绿色变为棕黄色,该反应的原理为______________(用离子方程式表示)。
②步骤Ⅱ中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,结合流程写出该反应的化学方程式为 。
(4)某铁质容器材料为碳素钢,可盛装冷浓硫酸。取5.60 g该材料放人15.0mL浓硫酸中加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲组通过实验确定了X中含有Fe3+,为检验X中是否还含有Fe2+,可另取X溶液加入 (填序号)。
A.KSCN溶液和氯水 B.K3[Fe(CN)6]溶液
C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液
②为分析气体Y中的成分,乙组将560 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水,然后向该溶液中加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥后,称得沉淀质量为2.33 g。则气体Y通入足量溴水反应的离子方程式为____ ,参加该反应的气体在Y中的体积分数为 .
C、N、O、S、Mg、Fe等是中学化学中的常见元素。按要求回答下列问题:
(1)N元素在元素周期表中的位置是______________。
(2) H2S的沸点比H2O的沸点低的主要原因是__________________。
(3)已知:2 SO2(g) +O2(g)-2 SO3(g) △H="-196.6" kJ·mol-l
2 NO(g) +O2(g) 2 NO2(g) AH="-113.0" kJ·mol-l
则反应NO2(g) +SO2(g) SO3(g)+NO(g)的△H= kJ·mol-l
(4)CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇:CO(g)+2 H2(g) CH3OH(g),在2L密闭容器中充人lmol CO与2 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。则M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、Ko的大小关系为 ;Pl P2(填“>、<或=”);平衡常数KM=__________。
(5) Mg和Fe组成的合金是目前已发现的储氢密度最(高的储氢材料之一,其晶胞结构如图甲(白球代表Mg,黑球代表Fe)。则该合金的化学式为 。若该合金用M表示,某种储氢镍电池(MH - Ni电池)的结构如图乙所示。其电池反应为:MH+NiOOHNi( OH)2 +M。下列有关说法不正确的是________。
A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2 +OH-
B.放电时电子由b极到a极
C.充电时负极反应为:MH+ OH- - e-= H20+M
D.M的储氢密度越大,电池的比能量越高
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
③CoCl2·6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶生成无水氯化钴。
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 。
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式 ;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式
(3)“加Na2CO3调pH至5.2”,过滤所得到的沉淀成分为 ,加入萃取剂的目的是 。
(4)制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘干的原因是 。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量HNO3酸化的AgNO3 溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是 。(答一条即可)
氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用。
(1) 利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染,相关热化学方程式如下:
H2O(l)=H2O(g) △H1=44.0 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=229.3 kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=-906.5 kJ·mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H4
则△H4= kJ·mol-1。
(2) 使用NaBH4为诱导剂,可使Co2+与肼在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体。
① 写出该反应的离子方程式: 。
② 在纳米钴的催化作用下,肼可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图1所示,则N2H4发生分解反应的化学方程式为: ;为抑制肼的分解,可采取的合理措施有 (任写一种)。
图1 图2
(3) 在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如上图2所示。
① 氮化硅的化学式为 。
② a电极为电解池的 (填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式: ;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是 。
高纯度的绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药。下面是以商品级纯度铁屑(含少量锡等杂质)生产绿矾的一种方法:
已知:在H2S饱和溶液中,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5。
(1)检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是___________________________。
(2)操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_______________________;
通入硫化氢至饱和的目的是:①除去操作I所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子;
②除去Fe3+,反应的离子方程式为___________________________。
(3)操作IV的顺序依次为:___________、降温结晶。
(4)操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;②____________________________。
(5)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:
a.称取2.8500g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000mol·L—1 KMnO4溶液滴定至终点,反应为:
5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。
计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为______________________。
苯佐卡因可用于粘膜溃疡、创面等的镇痛,是一种常用的局部麻醉剂,其合成路线如下图所示:
已知:① 当苯环上连有甲基时,再引入的其他基团主要进入甲基的邻位或对位;当苯环上连有羧基时,再引入的其他基团主要进入羧基的间位。
请回答下列问题:
(1)上述合成路线中属于取代反应的是 。(填代号)。
化合物C中含有的含氧官能团的名称为 。
(2)合成路线中反应①的化学方程式为 。
(3)下列关于上述合成路线的说法中正确的是 。(填字母)
a.反应①除主要生成物质A外,还可能生成、等
b.步骤①和②可以互换
c.反应③是还原反应
(4)苯佐卡因有多种同分异构体,请写出其中任意一种满足下列条件的同分异构体的结构简式: 。
①有两个对位取代基;②-NH2直接连在苯环上;③分子结构中含有酯基。
(5)化合物有较好的阻燃性,请写出以甲苯为主要原料制备该阻燃剂的合成路线流程图。提示:①合成过程中无机试剂任选;②合成路线流程图示例如下:
工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Al、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
已知:Ksp[Cu(OH)2]=4.0×10-21,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-19。pH=7.3时Li+或Co3+开始沉淀。
(1)金属M为 。
(2)①加入H2O2的作用是(用离子方程式表示) 。
②氨水的作用是调节溶液的pH,室温下,使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去(浓度小于1.0×10-5mol·L-1) 。需调节溶液pH范围为 。
(3)充分焙烧的化学方程式为 。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是 。
温度/℃ |
10 |
30 |
60 |
90 |
浓度/mol・L-1 |
0.21 |
0.17 |
0.14 |
0.10 |
(5)用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂,阳极生成两种气体,则阳极的电极反应式为 。
(6)①用Li、Co形成某锂离子电池的正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中(如图a)。电池反应为LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2,
写出该电池放电时的负极反应式___________________________。
②锂硫电池的总反应为:2Li+SLi2S,图b表示用锂离子电池给锂硫电池充电,请在图b的电极( )中填写“Li”或“S”,以达到给锂硫电池充电的目的。
二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。工业上用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示的装置模拟制取并收集ClO2。
(1)B必须放在冰水浴中控制温度,其原因是 。
(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据右上图所示的NaClO2溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制NaClO2操作步骤:a ;b ;③洗涤;④干燥。
(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。
① Ⅱ中反应的离子方程式是 。
② ClO2是一种高效水处理剂,可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应化学方程式 。
③ NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液,分别与足量FeSO4溶液反应时,消耗Fe2+物质的量 。(填“相同”,“不同”或“无法判断”)
已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为 ,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,该反应的离子方程式为 。
(2)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热,其目的是 。若用惰性电极电解MgCl2溶液,其阴极反应式为 。
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应原理为 Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O, 则正极反应式为 。常温下,若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时,溶液中Mg2+浓度为______。当溶液pH=6时, (填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12)。
(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。该粗硼样品的纯度为____(提示:I2+2S2O===2I-+S4O)(结果保留一位小数)。
甲醇是一种很好的燃料,工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇.
(1)已知在常温常压下:
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=﹣442.8kJ•mol﹣1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=﹣566.0kJ•mol﹣1
H2O(g)=H2O(l)△H=﹣44.0kJ•mol﹣1
则2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=
(2)已知C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=akJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220kJ·mol-1
H-H、O=O和O-H键的键能分别为436、496和462kJ·mol-1,则a为____________________
(3)工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法,该反应为:
CO2(g)+3H2(g)⇌ CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ•mol﹣1
在某温度下,将6mol CO2和8mol H2充入容积为2L的密闭容器中,8分钟时达平衡状态,H2的转化率为75%.请回答:
①用CH3OH表示该反应在0﹣8min内的平均反应速率v(CH3OH)= .
②此温度下该反应平衡常数K= ;
(4)一氧化碳与氢气也可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H<0
①若该反应在恒温恒容条件下进行,下列说法正确的是 ;
a.若混合气体的密度不再改变,说明反应已达化学平衡状态
b.反应达到平衡后,通入CH3OH(g)使压强增大,平衡向右移动
c.反应达到平衡后,通入氩气使压强增大,平衡向右移动
d.反应达到平衡后,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小
e.若使用催化剂,会改变反应的途径,但反应热不变
②某温度下,在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应,已知此温度下的平衡常数K=50L2•mol﹣2,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质 |
CO |
H2 |
CH3OH |
物质的量/(mol) |
0.4 |
0.4 |
0.8 |
请比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”、“<”或“=”).
试题篮
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