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铁是一种典型的过渡金属,铁和铁的化合物在生产和生活中有广泛的应用。完成下列计算:...

铁是一种典型的过渡金属,铁和铁的化合物在生产和生活中有广泛的应用。完成下列计算:

(1)将11.802 g钢样粉末(只含铁和碳)于高温下置于足量的纯氧中充分反应,冷却后得到16.240 g磁性氧化铁。

①钢样中含铁________g。

②生成的CO2在标准状况下体积为________mL。

(2)向10 mL氯化铁溶液(含盐酸0.001 mol)中加入16.8 g 5%的烧碱溶液(足量),充分反应后过滤。洗涤沉淀,将洗涤液与滤液合并后稀释至250mL。取25mL稀释液,用0.100 mol/L盐酸滴定,终点时消耗盐酸的体积15.50mL。计算原溶液中Fe3+的物质的量浓度。

(3)铁锈的主要成分实为羟基氧化铁[化学式FeO(OH)]。将一块带锈铁片放入700mL pH=0的稀硝酸中充分反应,收集到标准状况下NO气体3.584 L,最终剩余2.020g铁。求:

①反应后溶液中溶质的成分与物质的量。

②原带锈铁片中铁锈的质量分数。

(4)用FeSO4和NaOH制备Fe(OH)2时,往往会形成一种灰绿色的中间物(用X表示)。经分析,X中含有三种阴离子与两种阳离子,阴、阳离子的总质量之比为11:12。已知两种阳离子为Fe2+与Fe3+,物质的量之比为2:1。请通过计算确定X的化学式。

 

(本题共16分)(1) ①11.76(2分);②78.4(2分);             (2)0.15mol/L(3分); (3)①Fe(NO3)2(1分),0.27mol(1分);②0.10(或10%,3分); (4)Fe6(SO4)2(OH)4O3(2FeSO4·2Fe(OH)2·Fe2O3、2FeSO4·Fe(OH)2·Fe3O4·H2O等亦可,4分) 【解析】 试题分析:(1)①16.240 g磁性氧化铁中铁元素的质量是16.24g×=11.76g,所以根据铁原子守恒可知,钢样中含铁11.76g。 ②钢样中碳元素的质量是11.802 g-11.76g=0.042g,物质的量=0.042g÷12g/mol=0.0035mol,所以根据碳原子守恒可知,生成的CO2的物质的量也是0.0035mol,在标准状况下的体积是0.0035mol×22.4L/mol=0.0784L=78.4ml。 (2)氢氧化钠的质量是16.8 g ×5%=0.84g,氢氧化钠的物质的量是0.84g÷40g/mol=0.021mol,则根据钠离子守恒可知最终生成的氯化钠是0.021mol。原溶液中含有的盐酸和加入的盐酸的物质的量之和=0.100 mol/L×0.0155L×10+0.001mol=0.0165mol,所以根据氯离子守恒可知,氯化铁中氯离子的物质的量是0.021mol-0.0165mol=0.0045mol,则氯化铁的物质的量是0.0045mol÷3=0.0015mol,所以铁离子的浓度是0.0015mol÷0.01L=0.15mol/L。 (3)①反应后铁过量,所以最终溶液中的成分是Fe(NO3)2。硝酸的物质的量是0.7L×1mol/L=0.7mol,NO的物质的量是3.584L÷22.4L/mol=0.16mol,所以根据氮原子守恒可知,生成的硝酸亚铁的物质的量是(0.7mol-0.16mol)÷2=0.27mol。 ②假设铁锈的物质的量是x,铁的物质的量是y,则根据铁原子守恒可知x+y=2.020g÷56g/mol+0.27mol。根据电子得失守恒可知x+0.16mol×3=(y-2.020g÷56g/mol)×2,解得x=0.02mol、y=0.286mol所以铁锈的质量分数==0.1。 (4)设有2mol Fe2+和1mol Fe3+,其铁元素质量是3mol×56g/mol=168g 由于阴、阳离子的总质量之比为11:12 所以阴离子共168g×=154g,且带有7mol负电荷 所以SO42-只有1mol(96g) 剩余两种阴离子共58g,且带有5mol负电荷。 因为5mol OH—为85g,因此第三种阴离子只能为质量轻、电荷多的O2- 设OH—和O2-的物质的量分别是x和y 则x+2y=5、17x+16y=58 解得x=2mol、y=1.5mol 因此三种阴离子的物质的量之比是2:4:3 所以化学式是Fe6(SO4)2(OH)4O3 考点:考查钢铁成分、物质的量浓度、物质化学式、铁锈含量的有关计算
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钯催化偶联反应可表示为:R-X + CH2=CH-R’满分5 manfen5.comR-CH=CH-R’ + HX。美国化学家Richard F. Heck因研究此反应获2010年诺贝尔化学奖。以下是利用钯催化偶联反应合成一种香料A(满分5 manfen5.com)的流程:

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完成下列填空:

(1)写出结构简式。B________________   E________________

(2)写出反应②的化学方程式______________________________________________。

(3)反应④属于____________(填反应类型)。反应⑤的条件是____________。

(4)为了促进反应⑥的进行,通常可以加入一种显_________的物质。

a. 强酸性      b. 弱酸性      c. 弱碱性      d. 强碱性

(5)写出A的两种符合下列条件的同分异构体的结构简式____________、___________。

i. 含有两个苯环(除苯环外不含其它环状结构);

ii. 只存在四种化学环境不同的氢原子。

(6)仅以B为有机原料,任选无机试剂,经过三步反应可得到一种含有六元环的酯。写出相关反应的化学方程式。

 

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胡萝卜中含有大量的β-胡萝卜素,被人体吸收后可转化成视黄醇(即维生素A),是目前最安全补充维生素A的产品。在体内酶的催化下,1 mol β-胡萝卜素可氧化为2 mol视黄醛,然后再转化为视黄醇,其过程如下:

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已知:满分5 manfen5.com

完成下列填空:

(1)β-胡萝卜素的化学式为_________________。反应I的类型为_________。

(2)β-胡萝卜素在人体吸收时需要相应的溶剂,下列适合作为溶剂的是________(选填编号);

a. 水        b. 油脂        c. 苯      d. 乙醇

许多保健品中都含有β-胡萝卜素,从其结构推测可能的作用是________(选填编号)。

a. 提供蛋白质    b. 补充微量元素       c. 抗氧化剂      d. 调节pH

(3)视黄醛的一种同分异构体属于萘(满分5 manfen5.com,C10H8)的衍生物,其可能具有的化学性质有________(选填编号)。

a. 与溴水发生加成反应                    b. 能与氯化铁溶液发生显色反应

c. 发生银镜反应                          d. 能使酸性高锰酸钾溶液褪色

(4)丁烯酮(CH2=CHCOCH3)是合成视黄醇和β-胡萝卜素的重要原料之一。工业上采用如下流程合成丁烯酮:

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写出A的结构简式:__________。        写出反应II的化学方程式:___________________。

 

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精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物。完成下列填空:

(1)工业氯化钾中含有Fe3+、SO42、Br等杂质离子,可按如下步骤进行精制,完成各步内容。

①溶解;②加入试剂至Fe3+、SO42沉淀完全,煮沸;③_____________________;④加入盐酸调节pH;

⑤___________________(除Br);⑥蒸干灼烧。

步骤②中,依次加入的沉淀剂是NH3·H2O、________、________。

证明Fe3+已沉淀完全的操作是_________________________________________________。

(2)有人尝试用工业制纯碱原理来制备K2CO3。他向饱和KCl溶液中依次通入足量的______和______两种气体,充分反应后有白色晶体析出。将得到的白色晶体洗涤后灼烧,结果无任何固体残留,且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。

写出生成白色晶体的化学方程式:___________________________________________。

分析该方法得不到K2CO3的原因可能是_______________________________________。

(3) 用氯化钾制备氢氧化钾的常用方法是离子交换膜电解法。氢氧化钾在_________极区产生。为了避免两极产物间发生副反应,位于电解槽中间的离子交换膜应阻止_______(填“阴”、“阳”或“所有”)离子通过。

(4)科学家最近开发了一种用氯化钾制氢氧化钾的方法。其反应可分为5步(若干步已合并,条件均省略)。请写出第⑤步反应的化学方程式。

第①、②步(合并):2KCl + 4HNO3 → 2KNO3 + Cl2 + 2NO2 + 2H2O

第③、④步(合并):4KNO3 + 2H2O → 4KOH + 4NO2 + O2

第⑤步:____________________________________________

总反应:4KCl + O2 + 2H2O → 4KOH + 2Cl2

与电解法相比,该方法的优势可能是______________。

 

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无水氯化铝是有机化工常用催化剂,其外观为白色固体,178℃时升华,极易潮解,遇水后会发热并产生白雾。实验室用如下装置制备少量无水氯化铝,其反应原理为:2Al + 6HCl(g) → 2AlCl3 + 3H2

完成下列填空:

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(1)写出B处烧瓶中发生反应的化学方程式:_______________________________________。

(2)C中盛有的试剂为__________。进行实验时应先点燃_____(选填“B”或“D”)处酒精灯。

(3) 用粗短导管连接D、E的目的是_________(选填序号)。

a. 防堵塞     b. 防倒吸         c. 平衡气压       d. 冷凝回流

E瓶的作用是_______________________________________________________。

(4)F中盛有碱石灰,其目的是_________(选填序号)。

a. 吸收HCl       b. 吸收Cl2      c. 吸收CO2       d. 吸收H2O

(5)①将D中固体改为市售氯化铝(AlCl3·6H2O)也能进行无水氯化铝的制备,此时通入HCl气体的目的是_____________________________________________。

②若实验条件控制不当,最终得到的物质是碱式氯化铝[化学式为Al2(OH)nCl(6-n)],且质量是原市售氯化铝的40%,则可推算n的值为_______。

(6)有人建议将上述装置A、B中的试剂改为浓盐酸和二氧化锰,其余装置和试剂均不变,也能制备无水AlCl3。事实证明这样做比较危险,请简述理由 _________________________。

 

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1200℃时可用反应 2BBr3(g) + 3H2(g)满分5 manfen5.com2B(s) + 6HBr(g) 来制取晶体硼。完成下列填空:

(1)下列说法能说明该反应达到平衡的是______(选填序号,下同)。

a. v(BBr3)= 3v(HBr)              b. 2c(H2) = c(HBr)

c.密闭容器内压强不再变化           d. 容器内气体平均摩尔质量不再变化

(2)若密闭容器体积不变,升高温度,晶体硼的质量增加,下列说法正确的是_________。

a. 在平衡移动时正反应速率先增大后减小

b. 在平衡移动时逆反应速率始终增大

c. 正反应为放热反应

d. 达到新平衡后反应物不再转化为生成物

(3)若上述反应在10L的密闭容器内反应,5min后,气体总质量减少1.1 g,则该时间段内氢气的平均反应速率为__________________。

(4)往容器中充入0.2 mol BBr3和一定量H2,充分反应达到平衡后,混合气体中HBr百分含量与起始通入H2的物质的量有如图关系。在a、b、c三点中,H2 的转化率最高的是______(选填字母)。b点达到平衡后,再充入H2使平衡到达c点,此过程中平衡移动的方向为__________(填“正向”、“逆向”或“不移动”)。

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