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工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度地发挥原材料的价值。某教师在指导学生做...

工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度地发挥原材料的价值。某教师在指导学生做研究性学习时,拟利用废铁屑在实验室制备FeSO4溶液,再与等物质的量的(NH4)2SO4反应,制备补血剂硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,相对分子质量为392]。硫酸亚铁铵晶体比一般亚铁盐稳定,在空气中不易被氧化,易溶于水,不溶于乙醇。

(1)废铁屑的净化:将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热5~10min,通过倾析法弃去纯碱溶液,并用蒸馏水洗净废铁屑,待用。

(2)酸浸净化后的废铁屑:将2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应,用如图所示装置制备FeSO4溶液。保持温度70~80℃,适当添加水以补充被蒸发掉的水分,并控制溶液的pH,至反应无明显气泡产生,停止加热,过滤,称量残留固体质量。

①反应过程中会产生少量H2S、PH3等气体,需使用封闭装置。写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式:____________________________

②反应过程中使用过量铁粉的目的是____________________________

(3)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O:向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体,70~80℃条件下溶解后,趁热倒入50mL乙醇中,析出晶体。

实验中,需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是_____ (填序号)。

A.通入过量Cl2:Fe2+、H+、NH4+、Clˉ、SO42ˉ

B.加入过量KSCN溶液:K+、NH4+、Fe3+、SO42ˉ、SCNˉ

C.加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH4+、SO42ˉ、OHˉ

D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ

(4)产品纯度测定:称取ag产品溶于水,配制成500mL溶液,取25.00mL待测液,用浓度为cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。重复上述操作2次实验结果如下:

该产品的纯度为____________________________(用含a、c的代数式表示)。

有同学提出,测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度,请补充完整实验方案:称取约0.4g样品,溶于70mL水,__________________________________________________,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据(实验中必须使用的试剂有:2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。

 

CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4 避免Fe2+被氧化为Fe3+ D 980c/a×100% 加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,过滤,洗涤沉淀,直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊 【解析】 (2)①实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体,生成硫酸和硫化铜; ②铁粉具有还原性,反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+; (3)根据离子共存的判断方法进行解析; (4)第一次与第二次、第三次相差较大,忽略不计,消耗高锰酸钾溶液的体积为(25.02+24.98)/2mL=25mL,根据离子反应方程式进行计算;测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度,具体实验方案为:称取约0.4g样品,溶于70mL水,加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,过滤,洗涤沉淀,直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据。 (2)①实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体,生成硫酸和硫化铜,化学反应方程式为:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,故答案为CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4。 ②铁粉具有还原性,反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+,故答案为避免Fe2+被氧化为Fe3+。 (3)据已知信息可知,母液中主要存在的离子有Fe2+、H+、NH4+、SO42ˉ, A.通入过量Cl2,溶液中的Fe2+不能大量共存,且主要存在的离子应包括ClO-,故A错误; B.加入过量KSCN溶液,溶液中的Fe3+与SCNˉ不能大量共存,故B错误; C.加入过量NaOH溶液,溶液中的Fe2+与NH4+均不能大量存在,故C错误; D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液,H+与OHˉ发生中和反应生成水,NH4+以NH3的形式逸出,Fe2+先转化为Fe3+,(2Fe2++ClO-+H2O=2Fe3++Cl-+2OH-),再以Fe(OH)3的形式除去,则反应后的溶液中主要存在的离子为:Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ,故D正确。 故答案为D。 (4)因为第一次与第二次、第三次相差较大,忽略不计,消耗高锰酸钾溶液的体积为(25.02+24.98)/2mL=25mL,根据离子反应方程式,得出:n[(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O]=5n(KMnO4)=25×10-3×c×5mol,则500mL溶液中含有n[(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O]=25×10-3×c×5×500/25mol=2.5cmol,所以该产品的质量分数=2.5c×392/a×100%=980c/a×100%, 测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度,具体实验方案为:称取约0.4g样品,溶于70mL水,加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,过滤,洗涤沉淀,直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据;故答案为980c/a×100%;加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,过滤,洗涤沉淀,直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊。
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汽车尾气中含有CONONO2、碳氢化合物等多种污染物。回答下列问题:

(1)汽车燃料中不含氮元素,尾气中所含NO产生的原因是_________________________(用化学方程式表示)

(2)已知:2C4H10(g)13O2(g)8CO2(g)10H2O(g)  △H1=-5316 kJ·mol1

N2(g)O2(g)2NO(g)  △H2

2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)  △H3=-746 kJ·mol1

①若H2O(l)H2O(g)  △H=+44 kJ·mol1,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为__________________

②部分化学键键能数据为:氧分子中氧氧键的键能为494 kJ·mol1CO的键能为799 kJ·mol1CO分子中碳氧键的键能为1076 kJ·mol1;请计算出反应2CO(g)O2(g)2CO2(g)△H______________kJ·mol1,由此可以计算△H2__________kJ·mol1

(3)1573K时,N2O22NO平衡常数为2.0×106,若测得内燃机内平衡混合气中氮气、氧气的物质的量分别为0.2mol0.001mol,则生成NO的物质的量为_____________molN2的转化率为____________

(4)T<500K时,反应NO2(g)CO(g)NO(g)CO2(g)分两步进行:

第一步:NO2(g)NO2(g)NO3(g)NO(g)  (慢反应)

第二步:NO3(g)CO(g)NO(g)CO2(g)  (快反应)

下列表述正确的是__________(填标号)

A.反应速率与NO2浓度有关     B.反应速率与NO浓度有关

C.反应的中间产物只有NO3     D.第一步反应活化能较低

 

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钼酸钠晶体(Na2MoO4.2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:

(l) Na2 MoO42H2O中钼元素的化合价为____NaCIO的电子式为 ___

(2)途径I为了提高钼精矿焙烧速率,可采取的措施是____(答出两条即可)

(3)途径I焙烧过程中化学方程式为____,碱浸时气体A的化学式为____

(4)已知途径I的钼酸钠溶液中c(MoO42-)=0. 40mol/Lc(CO32-)=0. 20mol/L。由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时,需加入Ba(OH)2固体以除去CO32-。当BaMoO4开始沉淀时,CO32-的去除率是____(已知Ksp(BaCO3) =1×10-9Ksp(BaMo04) =4.0×10-8,忽略溶液的体积变化)

(5)途径II氧化时溶液中还有Na2SO4生成,则还原剂与氧化剂物质的量之比为_____

(6)途径I或途径II所得的Na2MoO4溶液经结晶可得固体A后再重结晶可得固体B,其重结晶操作的目的为____

 

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铅蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是PbPbO2,电解液为稀硫酸。放电时,该电池总反应式为:PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。请根据上述情况判断:

1)该蓄电池的负极材料是_________,放电时发生_________(填氧化还原)反应。

2)该蓄电池放电时,电解质溶液的酸性_________(填增大减小不变),电解质溶液中阴离子移向_________(填)极。

3)已知硫酸铅为不溶于水的白色沉淀,生成时附着在电极上。试写出该电池放电时,正极的电极反应_______________________________________(用离子方程式表示)。

4)氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH溶液,则氢氧燃料电池的负极反应式为__________________________________。该电池工作时,外电路每流过1×103mol e,消耗标况下氧气_________m3

 

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瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害,一种瓦斯分析仪(图甲)的传感器在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时可以显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,

其中的固体电解质是Y2O3—Na2OO2可以在其中自由移动。下列有关叙述不正确的是

A.电极b是正极,内电路中O2由电极b流向电极a

B.电极a的反应式为:CH4 +4O28eCO2 +2H2O

C.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a

D.当固体电解质中有1 mol O2 通过时,电子转移2 mol

 

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如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色) N2O4(无色)]

下列叙述正确的是(  )

A.2NO2N2O4是放热反应

B.NH4Cl溶于水时放出热量

C.烧瓶(1)中平衡混合气体的平均相对分子质量增大

D.烧瓶(3)中气体的压强增大

 

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