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化学——选修2:化学与技术(15分)最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可以用于热化学循环分解水制氢,因而受到许多发达国家的青睐。MnFe2O4的制备流程如下:

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(1)原料Fe(NO3)nn=____,投入原料Fe(NO3)nMn(NO3)2质量之比应为______

2步骤二中连续搅拌的目的是___________________________________________;

步骤三中洗涤干净的标准_____________________________________________。

3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为满分5 manfen5.com

请认真分析上述两个反应并回答下列问题:

若MnFe2O4-x中x=0.6,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为_______。

该热化学循环新氢法的优点有____________________________(答两点即可)。

该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是_____________。

 

(1)3 484:179 (2)充分反应、沉淀完全 最后一次洗涤液呈中性 (3)①60% ②具有过程简单、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成,因此不存在高温气体分离等优点 ③寻找合适的催化剂,使MnFe2O4分解温度降低或找分解温度更低的氧化物 【解析】 试题分析:分析物质的制备流程,判断Mn、Fe的化合价没有变化,确定Fe为+3,确定n=3,因为产物中Fe与Mn的微粒数之比为2:1,由质量守恒定律,确定Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比为2:1,左右质量比为484:179;(3)由反应:,Mn的化合价不变,当x=0.6时,假设Fe的总化合价为x,x+2=2×(4-0.6),x=4.8,假设1mol物质中Fe2+和Fe3+的物质的量分别为a、b,则a+b=2,2a+3b=4.8,解得a=1.2,b=0.8,Fe2+占全部铁元素的百分率为1.2/(1.2+0.8)×100%=60%; 该反应步骤简单,无污染,MnFe2O4可以循环使用,但是因为所需的温度较高,需要寻找合适的催化剂,降低反应的温度,以减少能源消耗。 考点:物质组成的确定、简单实验操作。  
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考点分析:
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(14分)铬元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。

(1)在常温下,铬能缓慢与稀硫酸反应,生成蓝色溶液。其金属性比铜        填“强”或“弱”)

(2)Cr(OH)3和Al(OH)3性质类似,Cr(OH)3与KOH反应的离子方程式为        

(3)工业上净化处理铬污染的可用电解法。将含K2Cr2O7酸性废水放电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe作阳极和石墨作阴极进行电解。经过一段时间后,溶液中Cr和Fe转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去

①写出阴极的电极反应式:                                  

②溶液中Fe、Cr元素最终转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去原理为      (用离子方程式和必要的文字说明)。

电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L-1,则溶液中c(Cr3+)为      mol·L-1

(已知Ksp[ Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×l0-31)

4CrO3具有强氧化性,可用于查处酒驾,原理是在酸性条件下能将乙醇氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3],则该反应的化学方程式为      

(5)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率(满分5 manfen5.com)随温度的变化如图所示,则B点时剩余固体的成分是____________(填化学式)。

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(14分)雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。

(1)已知:2SO2(g)+O2(g)满分5 manfen5.com2SO3(g)     ΔH=196.6 kJ·mol 1

2NO(g)+O2(g)满分5 manfen5.com2NO2(g)    ΔH=113.0 kJ·mol1

则反应NO2(g)+SO2(g)满分5 manfen5.comSO3(g)+NO(g)ΔH=       kJ·mol1

一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的           

a.体系密度保持不变

b.混合气体颜色保持不变

c.SO3和NO的体积比保持不变

d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:5,则平衡常数K=            

2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)满分5 manfen5.comCH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在2501.3×104kPa左右,选择此压强的理由是        

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(3)图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。

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该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和      (填化学式)。

当消耗1 mol NH3和0.5 molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为     L。

(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示,写出NO分解的化学方程式               

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(15分)乙酰苯胺具有解热镇痛作用,是较早使用的解热镇痛药,有“退热冰”之称,其制备原理如下:

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已知:

苯胺易被氧化。

乙酰苯胺、苯胺和醋酸的部分物理性质如下表:

物质

熔点

沸点

溶解度

乙酰苯胺

114.3℃

305℃

微溶于冷水、易溶于热水

苯胺

6℃

184.4℃

微溶于水

醋酸

16.6℃

118℃

易溶于水

实验步骤如下:

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步骤1:在a中,加入9mL (0.10 mol)苯胺、15 mL(0.27 mol)冰醋酸及少许锌粉,依照上图装置组装仪器。

步骤2:控制温度计读数在105℃左右,小火加热回流至反应完全。

步骤3:趁热将反应混合物倒入盛有100 mL 冷水的烧杯中,冷却后抽滤(一种快速过滤方法)、洗涤,得到粗产品。

步骤4:将步骤3所得粗产品进一步提纯后,称得产品质量为10.8g。

请回答下列问题:

(1)仪器a的名称为            ,所选仪器a的最佳规格是       (填序号)。

A.25 mL      B.50 mL       C.100 mL      D.250 mL

(2)实验中加入少许锌粉的目的是                                  

(3)步骤2中,控制温度计读数在105℃左右的原因是                

(4)判断反应已基本完全的方法为                                  

(5)步骤3中趁热将混合物倒入盛有冷水的烧杯中,“趁热”的原因是       

(6)步骤4中粗产品进一步提纯,该提纯方法是             

(7)本次实验的产率为         

 

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pH=1的某溶液X中仅含有NH4、Al3+、Ba2+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO32-、SO42-、Cl、NO3中的一种或几种(忽略水的电离及离子的水解),取该溶液进行连续实验,实验过程如下

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下列有关推断不正确的是

A.沉淀H为Al(OH)3、BaCO3的混合物

B.根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有Fe3+、Cl

C.溶液X中一定含有Al3+、NH4、Fe2+、SO42-、H

D.若溶液X为100 mL,产生的气体A为44.8 mL(标况),则X中c(Fe2+)=0.06 mol·L-1

 

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下表中实验操作、现象以及所得出的结论都正确的是

选项

实验操作

实验现象

实验结论

A

向1mL 2 mol·L-1 NaOH溶液加入2滴0.1 mol·L-1 MgCl2溶液,再滴加2滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液

先生成白色沉淀,

后生成红褐色沉淀

Fe(OH)3比Mg(OH)2

更难溶

B

向NH3·H2O溶液中滴加少量AgNO3溶液

无明显现象

NH3·H2O和AgNO3

不反应

C

向试管中某溶液加入NaOH溶液

试管口湿润的红色石蕊试纸不变蓝

溶液中无NH4+

D

浓硫酸加入Cu片后,加热

有白色固体生成

白色固体为CuSO4

 

 

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