某小组同学设计实验探究Fe3+与Fe2+相互转化,实验方案及现象如下:
Ⅰ. 配制FeCl2溶液
取部分变质的氯化亚铁固体[含有难溶性杂质Fe(OH)2Cl],向其中加入稀盐酸,使其完全溶解,再加入适量铁粉。
Ⅱ. 实验探究Fe3+与Fe2+相互转化
实验1:
0.1 mol/L FeCl2溶液无明显现象溶液变红
实验2:
0.1 mol/L FeCl3溶液溶液变红溶液红色未褪去
写出Fe(OH)2Cl与盐酸反应的离子方程式 。
(2)请用离子方程式解释实验1中滴加氯水后溶液变红的原因 。
(3)实验2的现象与预测不同, 为探究可能的原因,该小组同学又进行了如下实验,方案及现象如下:
步骤1:10 mL 0.1 mol/L KI溶液溶液明显变黄
步骤2:将黄色溶液分为三份:
试管1 取2 mL黄色溶液溶液变红
试管2 取3 mL黄色溶液溶液变蓝
试管3 取3 mL黄色溶液取上层溶液溶液变蓝(比试管2中溶液颜色深)
① 试管2中滴加K3[Fe(CN)6] 检验的离子是 。
② 黄色溶液中含有的溶质微粒有K+ 、Cl- 和 。
③ 综合上述实验现象,得出的实验结论是 。
以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验
将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:
2RH(有机相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)
分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:
CuFeS2 + 4H+ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H+
① 阳极区硫酸铁的主要作用是 。
② 电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是 。
(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式 。
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是 ;加入有机萃取剂的目的是 。
(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是 。
(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究
(1)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。
已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH = -483.6 kJ/mol
3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) ΔH = -92.4 kJ/mol
计算断裂1 mol N≡N键需要能量 kJ , 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键 (填“强”或“弱”),因此氢气与二者反应的条件不同。
(2)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) = 2NO (g) ΔH = +180.8 kJ/mol ,工业合成氨则是人工固氮。
分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是 。
反应 |
大气固氮 |
工业固氮 |
||||
温度/℃ |
27 |
2000 |
25 |
350 |
400 |
450 |
K |
3.84×10-31 |
0.1 |
5×108 |
1.847 |
0.507 |
0.152 |
A.常温下,大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮非常容易进行
B.人类大规模模拟大气固氮是无意义的
C.工业固氮温度越低,氮气与氢气反应越完全
D.K越大说明合成氨反应的速率越大
(3)在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应:3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。
|
N2 |
H2 |
NH3 |
甲 |
1 |
3 |
0 |
乙 |
0.5 |
1.5 |
1 |
丙 |
0 |
0 |
4 |
判断乙容器中反应进行的方向 。(填“正向”或“逆向”)
达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为 。
(4)氨气是合成硝酸的原料,写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式 。
氯气是工业生产中的重要原料,含氯消毒剂在生活中有着广泛的用途。
(1)工业生产通过电解饱和食盐水获取大量氯气,化学方程式为 。
(2)氯气可用于制取84消毒液(有效成分为NaClO),离子方程式为 。
(3)下列措施能增强84消毒液杀菌能力的是 。
A.加入适量醋酸 B.加入适量亚硫酸 C.加入少量NaOH粉末
(4)氯气与氢氧化钠溶液反应,若所得溶液恰好为中性,则溶液中离子浓度关系正确的是 。
A.c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(Cl-)
B.c(Na+) = c(ClO-) + c(Cl-)
C.c(Na+) = 2c(ClO-) + c(HClO)
(5)84消毒液不能用于消毒钢铁(含Fe、C)制品,易发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀。正极反应为 。
下图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系图:
(1)元素A在周期表中的位置 。
(2)用电子式表示D2G的形成过程 其所含化学键类型为 。
(3)C2-、D+、G2-离子半径大小顺序是 > > (用离子符号回答)
(4)某同学设计实验证明A、B、F的非金属性强弱关系。
① 溶液a和b分别为 , 。
② 溶液c中的离子方程式为 。
③ 请从原子结构的角度解释非金属性B > A的原因 。
(5)将0.5 mol D2C2投入100 mL 3 mol/L ECl3溶液中
① 转移电子的物质的量为 。
② 用一个离子方程式表示该反应 。
将反应Cu (s) + 2Ag+ (aq) Cu2+ (aq) + 2Ag (s)设计成原电池,某一时刻的电子流向及电流计(G)指针偏转方向如图所示,有关叙述正确的是
A.KNO3盐桥中的K+移向Cu(NO3)2溶液
B.当电流计指针为0时,该反应达平衡,平衡常数K=0
C.若此时向AgNO3溶液中加入NaCl固体,随着NaCl量的增加,电流计指针向右偏转幅度减小→指针指向0→向左偏转
D.若此时向Cu(NO3)2溶液中加入NaOH固体,随着NaOH量的增加电流计指针向右偏转幅度减小→指针指向0→向左偏转