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【化学—选修2:化学与技术】(15分)重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工...

【化学—选修2:化学与技术】(15分)重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产它,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下图。涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3=12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O

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(1)碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是              

(2)步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是            

(3)操作④中,酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式       

(4)用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因                             

(5)称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液,取出25mL于碘量瓶中,加入10mL 2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+),放于暗处5min。然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定(I2+2S2O32-=2I十S4O52-

①判断达到滴定终点的依据是            

②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品中重铬酸钾的纯度为(设整个过程中其它杂质不参加反应)             (保留2位有效数字)。

 

(15分) (1)增大接触面积,增大反应速率。(2分) (2)Al(OH)3 H2SiO3。(2分) (3)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O (3分) (4)温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用复分解反应可以得到重铬酸钾。 (2分) (5)①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复。(3分) ②94.08%。 (3分) 【解析】 试题分析:(1)碱浸前,将矿石粉碎的目的的增大接触面积,加快反应速率; (2)矿石中的二氧化硅、氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠、偏铝酸钠,FeO·Cr2O3与氢氧化钠溶液反应生成生成的氧化铁可过滤除去,所以滤液为硅酸钠、偏铝酸钠、铬酸钠的混合液,调节溶液的pH后,只剩铬酸钠,说明Si、Al元素以沉淀除去,所以步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是Al(OH)3和H2SiO3; (3)CrO42-与 Cr2O72-之间存在平衡,酸化,使平衡向生成Cr2O72-的方向移动,所以该平衡为2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O; (4)利用物质溶解度随温度变化的不同,NaCl的溶解度收温度影响较小,而重铬酸钾的溶解度收温度影响较大,所以加入KCl后生成氯化钠和重铬酸钾,重铬酸钾析出; (5)重铬酸钾氧化碘离子为碘单质,遇淀粉变蓝色,再用硫代硫酸钠滴定碘,所以滴定终点时的依据为当滴定最后一滴硫代硫酸钠溶液时,蓝色溶液变为无色,且半分钟内不恢复; 根据消耗硫代硫酸钠溶液的体积可计算碘单质的物质的量是0.1200mol/L×0.04L/2=2.4×10-3mol,则生成碘单质时转移电子的物质的量是2.4×2×10-3mol,根据得失电子守恒,则n(Cr2O72-)×2×3=2.4×2×10-3mol,则n(Cr2O72-)=8×10-4mol,则250mL的溶液中重铬酸钾的质量是8×10-4×10×294g/mol=2.352g,所以样品中重铬酸钾的质量分数是2.352/2.500g×100$=94.08%。 考点:考查对化工流程的分析,平衡移动的判断,物质质量分数的计算  
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(16分)二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。2014年11月12日中美两国在北

京发表《中美气候变化联合声明》,中国政府承诺到2030年前停止增加二氧化碳排放,

为此政府大力推广二氧化碳的综合开发和利用。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和

利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:

反应Ⅰ:2NH3g+CO2g满分5 manfen5.comNH2CO2NH4s            △H1 = a kJ·mol-1

反应Ⅱ:NH2CO2NH4s满分5 manfen5.comCONH22s+H2Og        △H2 =+72.49kJ·mol-1

总反应Ⅲ:2NH3g+CO2g满分5 manfen5.comCONH22s+H2Og    △H3 =-86.98kJ·mol-1

请回答下列问题:

(1)反应Ⅰ的△H1 =__________kJ·mol-1用具体数据表示

(2)反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多,图1为某特定条件下,不同水碳比nH2O/nCO2和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线。

①其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是_________填“提高”或“降低”水碳比。

②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势,其原因是__________________。

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(3)反应Ⅰ的平衡常数表达式K1 =____________________。

(4)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响cCO2的因素,在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中,从反应开始到达到平衡过程中cCO2随时间t变化趋势的曲线如图2所示。若其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1后cCO2随时间t变化趋势曲线t2达到新的平衡

(5)尿素在土壤中会发生反应CONH22+2H2O满分5 manfen5.comNH42CO3。下列物质中与尿素有类性质的是______。

A.NH2COONH4

B.H2NOCCH2CH2CONH2

C.HOCH2CH2OH

D.HOCH2CH2NH2

(6)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图3。阳极室中发生的反应为                                                          

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(15分)蛇文石矿可以看作是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。由蛇文石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下:

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(1)蛇文石矿加盐酸溶解后,溶液里除了Mg2+外,还含有的金属离子是            

(2)进行Ⅰ操作时,控制溶液pH=7~8(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)

氢氧化物

FeOH3

AlOH3

MgOH2

开始沉淀pH

2.7

3.3

9.6

CaOH2不能过量,若CaOH2过量会导致            溶解、生成         沉淀。

(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物做颜料,先向沉淀物A中加入            (填物质的化学式),然后                               (依次填写实验操作名称)。

(4)物质循环使用可节约能源。上述实验中,可以循环使用的物质是         (填写物质的名称)。

(5)设计一个实验,确定产品a MgCO3·b MgOH2·cH2O中的a、b、c的值。将32.8g产品完全分解后,产生13.2g CO2和16.0g MgO。由此可知,产品的化学式中a∶b∶c=           。(填最简整数比)

 

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(12分)实验室里用加热正丁醇、溴化钠和浓硫酸的混合物的方法来制备1—溴丁烷时,还会有溴、烯和醚等产物生成。反应结束后将反应混合物蒸馏,分离得到1—溴丁烷。已知有关物质的性质如下:

 

熔点/℃

沸点/℃

密度/g·cm-3

正丁醇

-89.53

117.25

0.81

1—溴丁烷

-112.4

101.6

1.28

丁醚

95.3

142

0.76

1—丁烯

-185.3

-6.5

0.59

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(1)生成1—溴丁烷的反应装置应选用上图中的      (填序号),反应加热时温度t1应控制在       100℃。

(2)生成1—溴丁烷的化学方程式为                                          

(3)反应中由于发生副反应而生成副产物的反应类型依次有(按生成溴、烯、醚的先后顺序)                                      

(4)反应结束后,将反应混合物中1—溴丁烷分离出,应采用方法是      ,该操作应控制温度t2的范围是            

(5)在最后得到的1—溴丁烷的产物中,可能含有的杂质主要是            ,进一步除去的方法是                                     

(6)在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时,静置分层后,欲知哪一层液体是“水层”,其简便的判断方法是                              

 

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完成下列实验,所选装置正确的是

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常温下,0.1mol·L-1某一元酸HA溶液中cOH/cH=1×10-8,下列叙述正确的是

A.该溶液中由水电离出的cH=1×10-3 mol·L-1

B.由pH=3的HA溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,则该混合溶液中cNa>cA>cOH>cH

C.浓度均为0.1mol/L的HA和NaA溶液等体积混合。若该混合溶液呈酸性,则cA>cHA>cNa>cH>cOH

D.0.1mol·L-1的HA溶液与0.05mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,则其所得溶液中2cH+cHA=cA+2cOH

 

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