21世纪化学的最新定义为“化学是一门创造新物质的科学”。下列有关说法不正确的是
A.用CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料,可以实现“碳”的循环利用
B.开发利用太阳能、生物质能等清洁能源,有利于节约资源
C.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
D.制备物质时探究反应中高的选择性、转化率和原子利用率,属于“绿色”的生产工艺
实验室用粗锌(含铅等杂质)与过量的稀硫酸反应制氢气的废液制备硫酸锌晶体,其流程如下:
已知ZnSO4的溶解度如下表所示:
温度/℃ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 41.6 | 47.5 | 53.8 | 61.3 | 70.5 | 75.4 | 71.1 | 60.5 |
(1)实验过程中多次用到如右图所示的过滤装置,仪器a的名称为 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分为 。X的化学式为 。
(3)溶解过程中加入的稀硫酸的作用是 。
(4)结晶的操作为 。
(5)用酒精进行洗涤的原因是 。
一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。
①Cu2+基态的核外电子排布式可表示为 。
②CO32-的空间构型是 (用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO 被氧化为CO2和H2O。
①写出一种与CO分子互为等电子体的离子的化学式 。
②HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为 。
③1mol CO2中含有的σ键数目为 。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。(不考虑空间构型)
研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) + CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0
第二步:HCOOCH3(g)CH3OH(g)+CO(g) △H>0
①第一步反应的机理可以用下图表示:
图中中间产物X的结构简式为 。
②在工业生产中,为提高CO的产率,可采取的合理措施有 。(写两条措施)
(3)第21届联合国气候变化大会(COP21)于2015年11月30日至12月11日在巴黎召开。会议旨在讨论控制温室气体CO2的排放,减缓全球变暖,力争将全球气温上升控制在2度内。
①Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是:在500℃,低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出高浓度CO2,Li4SiO4再生。请写出700℃时反应的化学方程式为: 。
②利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe0.9O]可将富集到的廉价CO2热解为碳和氧气,实现CO2再资源化,转化过程如下图所示,若用1mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成 molC(碳)。
③固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如下图。
写出电极c上发生的电极反应式: , 。
(4)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见下图。
如何解释图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系? 。
氯酸钠(NaClO3)是无机盐工业的重要产品之一。
(1)工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气,然后结晶除去氯化钙后,再加入适量的 (填试剂化学式),过滤后即可得到。
(2)实验室制取氯酸钠可通过如下反应3C12+6NaOH5NaC1+NaC1O3+3H2O
先往-5℃的NaOH溶液中通入适量C12,然后将溶液加热,溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图所示,图中C表示的离子是 。
(3)某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。则反应化学方程式为: 。
(4)样品中C1O3-的含量可用滴定法进行测定,步骤如下:
步骤1:准确称取样品ag(约2.20g),经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。
步骤2:从上述容量瓶中取出10.00mL溶液于锥形瓶中,准确加入25mL 1.000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(过量),再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸,静置10min。
步骤3:再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种指示剂,用0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗体积15.62mL。
步骤4: 。
步骤5:数据处理与计算。
①步骤2中反应的离子方程式为 ;静置10min的目的是 。
②步骤3中K2Cr2O7标准溶液应盛放在 (填仪器名称)中。
③为精确测定样品中C1O3-的质量分数,步骤4操作为 。
(5)在上述操作无误的情况下,所测定的结果偏高,其可能的原因的原因是 。
工业上可用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:
已知:MnCO3难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解。
回答下列问题:
(1)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)=0.01mol/L-1,滤液中残留的c(Ca2+)= 〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕
(2)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol/L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是 。
(3)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是:过滤、 。
(4)为测定某软锰矿中二氧化锰的质量分数,准确称量1.20g软锰矿样品,加入2.68g草酸钠固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应),充分反应后冷却,将所得溶液转移到250mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度,从中取出25.0mL,用0.0200mol·L-1高锰酸钾溶液进行滴定,当滴入20.0mL溶液时恰好完全反应。
已知高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化:
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ =2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O
MnO2 + C2O42- + 4H+ = Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O
求该软锰矿中二氧化锰的质量分数 (写出计算过程)。