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硫酸铁铵aFe2(SO4) 3·b(NH4) 2SO4·cH2O]广泛用于城镇生...

硫酸铁铵aFe2(SO4) 3·b(NH4) 2SO4·cH2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料,设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵。

请回答下列问题:

(1)硫酸亚铁溶液加H2SO4酸化的主要目的是_________________,滤渣A的主要成分是_______________。

(2)下列物质中最适合的氧化剂B是________;反应的离子方程式            

a.NaClO         b.H2O2         c.KMnO4         d.K2Cr2O7

(3)操作甲、乙的名称分别是:甲______________,乙___________________。

(4)上述流程中,氧化之后和加热蒸发之前,需取少量溶液检验Fe2+是否已全部被氧化,所加试剂        能否用酸性的KMnO4溶液?        (填“能”或“不能”)理由是:                。(可用语言或方程式说明)

(5)检验硫酸铁铵中NH4+的方法是____________________________。

(6)称取14.00 g样品,将其溶于水配制成100 mL溶液,分成两等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,过滤洗涤得到2.14 g沉淀;向另一份溶液中加入0.05 mol Ba (NO3) 2溶液,恰好完全反应。则该硫酸铁铵的化学式为______________________。

 

(1)增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为沉淀; CaSO4 (2)b(1分);H2O2+2 Fe2++2H+= 2Fe3++ 2H2O(2分) (3)冷却结晶 常温晾干 (4)不能, 因为H2O2和Fe2+均能使酸性的KMnO4溶液褪色 (5)在试管中加入少量样品和NaOH固体加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,看到试纸变成蓝色 (6)Fe2(SO4) 3·2(NH4) 2SO4·2H2O(2分) 【解析】 试题分析:分析题给流程和信息知硫酸亚铁(含少量硝酸钙)溶液中加入硫酸酸化,可生成硫酸钙沉淀,减压过滤,加入过氧化氢将硫酸亚铁氧化为硫酸铁,加入硫酸铵,在80℃下反应可生成硫酸铁铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵。 (1)加入硫酸,可增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为CaSO4沉淀,同时抑制Fe2+水解。 (2)为避免引入新杂质,应加入过氧化氢为氧化剂,还原产物是水,选b;反应的离子方程式为 H2O2+2 Fe2++2H+= 2Fe3++ 2H2O 。 (3)在80℃下反应可生成硫酸铁铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵,温度不能过高,防止分解。 (4)上述流程中,氧化之后和加热蒸发之前,需取少量溶液检验Fe2+是否已全部被氧化,所加试剂不能用酸性的KMnO4溶液,理由是H2O2和Fe2+均能使酸性的KMnO4溶液褪色。 (5)检验硫酸铁铵中NH4+的方法是在试管中加入少量样品和NaOH固体加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,看到试纸变成蓝色。 (6)称取14.00g样品,将其溶于水配置成100mL溶液,分成两等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,过滤洗涤得到2.14g沉淀,应为氢氧化铁,物质的量为2.14g÷107g/mol=0.02mol,向另一份溶液中加入0.05mol Ba(NO3)2溶液,恰好完全反应,则n(SO42-)=0.05mol,所以14.00g样品中含有Fe2(SO4)3的物质的量为0.02mol,n(SO42-)为0.1mol,则(NH4)2SO4为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol,则m(H2O) = 14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol × 132 g/mol = 0.72g,n(H2O) = 0.04mol,n[Fe2(SO4)3] : n[(NH4)2SO4] : n(H2O) = 0.02:0.04:0.04 = 1:2:2,所以化学式为Fe2(SO4) 3·2(NH4) 2SO4·2H2O 。 考点:考查化学工艺流程分析、物质化学式的确定  
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考点分析:
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合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义。

(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式               (热量用E1、E2或E3表示)

(2)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图2为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图。

①图2中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为           

②图3中T=450℃,则温度为500℃时对应的曲线是            (填“a”或“b”)。

(3)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0,一定温度下,在体积为2 L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表:

①分析表中数据,判断5 min时反应是否处于平衡状态?                (填“是”或“否”),前5 min反应的平均反应速率v(CH4) =               

②在相同实验条件下,若改为加入CH4 0.1mol,若要求平衡后H2在反应混合气中质量分数不变,则还需加入的物质及其物质的量为          

③反应在7~10 min内,CO的物质的量减少的原因可能是            (填字母)。

a.减少CH4的物质的量        b.降低温度          c.升高温度        d.充入H2

④下列方法中可以证明上述已达平衡状态的是          

a.单位时间内生成3n mol H2的同时生成n mol CO

b.容器内压强不再变化

c.混合气体密度不再变化

d.混合气体的平均相对分子质量不再变化

e.CH4的质量分数不再变化

⑤已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lgK)如下表:

则反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在900K时,该反应平衡常数的对数值(lgK)=_________.

 

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甲小组以H2O2分解为例,探究外界条件对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。

实验编号

反应物

催化剂

10 mL 2% H2O2溶液

10 mL 5% H2O2溶液

10 mL 5% H2O2溶液

1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液

(1)实验①和②的目的是                      。进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是                     (填一种即可)。

(2)利用实验②和③可知加入FeCl3溶液可以催化H2O2分解,已知FeCl3溶液中含有H2O、Fe3+和Cl-三种粒子,为探究哪种粒子具有催化作用,有如下三种猜想:

猜想1:真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O

猜想2:真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+

猜想3:真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-

你认为最不可能的是猜想              ;理由是                      

(3)同学们又对余下的两种猜想进行了实验探究,请你帮助他们填写下表:

实验步骤

实验现象

实验结论

向盛有5 mL 15%的H2O2溶液的试管中加入少量的HCl,然后把带火星的木条伸入试管中。

无明显现象

向盛有5 mL 15%的H2O2溶液的试管中加入少量的FeCl3固体,然后把带火星的木条伸入试管中。

乙小组通过Na2S2O30.1 mol·L-1 H2SO4反应溶液浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下:

实验编号

温度/℃

Na2S2O3

V(H2SO4)/mL

V(H2O)/mL

c/mol·L-1

V/mL

25

0.1

5.0

10.0

a

25

0.1

10.0

10.0

0

25

0.1

5.0

5.0

b

(4)已知:反应中除生成淡黄色沉淀外还会生成刺激性气味的气体,写出反应离子方程式:         

(5)若同时选择实验①②、实验①③,测定混合液变浑浊的时间,可分别探究Na2S2O3浓度和H2SO4的浓度对化学反应速率的影响,则表中b为          mL。

 

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一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅲ,中充入1 mol CO1 mol H2O,中充入1 mol CO21 mol H2中充入2 mol CO2 mol H2O,700 条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是

A.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1

B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同

C.容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多

D.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

 

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已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)  ΔH=-197 kJ·mol-1.向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3.恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是

A容器内压强P:P=P>2P

BSO2的质量m:m=m>2m

Cc(SO2)与c(O2)之比k:k=k=2k

D甲乙中SO2的转化率分别为甲、,丙中SO3的转化率+=1

 

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700℃,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)。该温度下,在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2和CO2,起始浓度如下表所示。其中甲经2min达平衡时,v(H2O)为0.025mol/(L·min),下列判断不正确的是

起始浓度

c(H2)/mol/L

0.10

0.20

0.20

c(CO2)/mol/L

0.10

0.10

0.20

A.平衡时,乙中CO2的转化率大于50%

B.当反应平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍

C.温度升至800℃,上述反应平衡常数为25/16,则正反应为吸热反应

D.其他条件不变,若起始向容器乙中充入0.10mol/L H2和0.20 mol/L CO2,到达平衡时c (CO)与乙不同

 

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