[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:
(1)原料Fe(NO3)n中n=____,投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的质量之比应为______。
(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
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①若MnFe2O4-x中x=0.6,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为_______。
②该热化学循环新氢法的优点有____________________________(答两点即可)。
③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_____________。
(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,则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酸性废水放入电解槽内,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)。
③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)。
(4)CrO3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()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)。
(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)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol -1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH= kJ·mol-1。
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有 。
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)CH3OH(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250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是 。
(3)下图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和 (填化学式)。
②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 。
(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:
已知:
①苯胺易被氧化。
②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:
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 。
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:
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
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 |