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磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种大型非线性光学晶体,在未来能源领域——“人造太阳...

磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种大型非线性光学晶体,在未来能源领域——“人造太阳计划中有重要作用.以氯磷灰石(主要成分为Ca5(PO4)3Cl,还含有少量Al2O3Fe2O3等杂质)为原料制备KH2PO4的一种工艺流程如图所示:

已知:①离子完全沉淀时的pHFe3+3.5Al3+5.2.

Ca3(PO4)2CaHPO4均难溶于水,Ca(H2PO4)2能溶于水

(1)已知酸浸时发生反应的化学方程式为,该反应体现了浓硫酸的______________________性和___________________.

(2)如果将原料改为氟磷灰石,则酸浸时不能使用玻璃容器,原因是______________________.

(3)“反应Ⅱ”的化学方程式为________________________________________.

(4)常温下磷酸的电离平衡常数的电离常数,则常温下KH2PO4水溶液显____________________(酸性”“碱性中性”);将少量磷酸滴入碳酸钠溶液中反应的离子方程式为______________________________.

(5)KH2PO4也可以通过如图所示装置电解制备:

则阳极的电极反应式为___________________.假如通电前ab两室溶液的质量相等,若有2NAK+通过交换膜,则两室溶液的质量差为__________________g.

 

强酸 难挥发 生成的HF会与玻璃中的SiO2反应 K2SO4+Ca(H2PO4)2=2KH2PO4+CaSO4↓ 酸性 H3PO4+2CO=HPO+2HCO+H2O 2Clˉ-2eˉ=Cl2↑ 225g 【解析】 氯磷灰石[主要成分为Ca5(PO4)3Cl,还含有少量Al2O3、Fe2O3等杂质]粉碎,加入浓硫酸酸浸,并加热,生成HCl气体,过滤得到微溶物硫酸钙,滤液含有磷酸、硫酸铁、硫酸铝等,加入碳酸钙调节pH,生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,过滤在得到的滤液中加入硫酸钾,生成硫酸钙,同时生成KH2PO4,经系列操作得到KH2PO4晶体,以此解答该题。 (1)该反应中生成磷酸体现了浓硫酸的强酸性,生成HCl体现了浓硫酸的难挥发性; (2)根据酸浸时发生的反应可知若将原料改为氟磷灰石会生成HF,而HF会与玻璃中的SiO2发生反应,所以不能使用玻璃容器; (3)根据所给条件“Ca3(PO4)2与CaHPO4均难溶于水,Ca(H2PO4)2能溶于水”可知加入硫酸钾前溶液中的溶质主要为Ca(H2PO4)2,所以“反应II”的化学方程式为K2SO4+Ca(H2PO4)2=2KH2PO4+CaSO4↓; (4)KH2PO4溶液中存在H2PO的电离和水解,其电离平衡常数为Ka2=6.3×10-8,其水解平衡常数Kh==1.4×10-12<6.3×10-8,即电离程度更大,所以溶液显酸性;根据题意可知酸性:H3PO4>H2CO3>H2PO>HCO>HPO,所以将少量磷酸滴入碳酸钠溶液中反应的离子方程式为H3PO4+2CO=HPO+2HCO+H2O; (5)该装置需要制备KH2PO4,所以电解过程中钾离子要向左侧移动,则左侧为阴极,右侧为阳极,阳极的电解质溶液为KCl溶液,所以氯离子在阳极放电生成氯气,电极反应式为:2Clˉ-2eˉ=Cl2↑;左侧为阴极,氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2eˉ=H2↑,通电前两室质量相等,若有2NA个K+通过交换膜,即右室有2molK+进入左室,根据电极反应式可知同时右室生成1mol氯气,左室生成1mol氢气,则两室溶液的质量差为39g/mol×4mol+71g/mol×1mol-2g/mol×1mol=225g。
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新冠肺炎疫情期间,多种含氯消毒剂如84消毒液、Cl2NaClO2等对病毒均具有很好的消杀作用,其中亚氯酸钠(NaClO2)在工业上常以ClO2气体为原料制备,实验室制备亚氯酸钠的装置如图所示(夹持装置已略)。

已知:①控制电压电解饱和食盐水可得到ClO2

Cl2易溶于CCl4

③亚氯酸钠在不同温度下的溶解度如下表所示:

温度℃

20

40

60

溶解度/g

6.2

23.4

48.3

 

 

回答下列问题:

(1)装置甲中产生ClO2的电极反应式为_____________________

(2)装置乙中CCl4的作用为________________________________

(3)装置丙中生成NaClO2的化学方程式为____________________________

(4)从装置丙反应后的溶液中获得NaClO2晶体的步骤如下:

其中步骤①加热到_________________(填现象)时停止加热,步骤②是__________________

(5)准确称取2.26gNaClO2粗品,加入盛有20.00mL刚煮沸并冷却过的水、足量10%的稀硫酸和30.00mL质量分数为40%KI溶液(足量)的碘量瓶中,立即密封并摇晃碘量瓶至试样完全反应,再加入淀粉作指示剂用浓度为3.00mol/LNa2S2O3溶液滴定(已知整个过程中发生的反应依次为4I4H=2I2Cl2H2O),

①若三次平行实验测得消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为30.00mL,则粗品的纯度为_________________%(保留三位有效数字),

②若使用的水未煮沸,则测定结果会___________________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

 

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羰基硫(COS)在常温常压下为有臭鸡蛋气味的无色气体,广泛应用于农药、医药和其他化工生产中,存在于煤、石油和天然气中的羰基硫会腐蚀设备、污染环境,更会危害人体健康,工业上处理羰基硫常见的方法有水解反应和氢解反应。

(1)已知羰基硫中所有原子最外层均达到8电子结构,则其结构式为________________

(2)①已知:H2(g)COS(g)H2S(g)CO(g)H1=6.2kJ·mol1

H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)H2=41.2kJ·mol1

COS水解反应的热化学方程式为H2O(g)COS(g)=H2S(g)CO2(g)H=___________kJ/mol.

②已知:COS水解反应的机理如下,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

a. 吸附:H2O→H2O*

b. 反应:COSH2O*→CO2H2S*

c. 脱附:H2S*→H2S

已知COS水解反应的反应速率由b决定,则abc三步中活化能最大的是__________________

(3)已知COS氢解反应的热化学方程式为H2(g)COS(g)H2S(g)CO(g) H=+6.2kJ·mol1,一定温度下,向某恒容密闭容器中充入4molCOS(g)6molH2(g)发生氢解反应,H2COS的体积分数随时间变化的关系如图所示,

H2的平衡转化率为_________________

②该温度下,反应的平衡常数K__________________

③其他条件不变,20min时,向该容器中充入2molH23molCO,此时v()______________v()(大于”“小于等于”)

 

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已知XYZWM均为短周期主族元素,XWM形成的化合物XW2XM4均为重要的溶剂,25℃时,浓度均为0.1moL·L1的上述元素的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH随原子序数的变化如图所示.

回答下列问题:

(1)M在元素周期表中的位置为___________________.

(2)W可与Z形成化合物Z2W2,写出该物质的电子式:___________________________.

(3)写出一个能说明WM非金属性强弱的离子方程式:__________________________.

(4)Z的单质可以与X的最高价氧化物反应生成一种盐和黑色固体单质,若每转移1mol电子,恢复至室温时该反应放出QkJ热量,写出该反应的热化学方程式:________________________________________.

(5)M的单质为有毒气体,且在工业上用途广泛,常用Y的简单氢化物检验其运输管道是否漏气,漏气时的现象为产生白烟,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________________.

 

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298K时用0.05mol·L1氨水滴定20mL0.05mol·L1的叠氮酸(HN3)溶液,滴定过程中混合溶液的电阻率变化情况如图所示,已知NH3·H2O的电离常数Kb=1.7×105HN3的电离常数Ka=1.9×105.下列说法中错误的是

A.电阻率与离子浓度和离子所带电荷有关

B.abcd四点中,水的电离程度最大的是c

C.c~d之间可能存在:c(N3)=c(NH4)>c(H)=c(OH)

D.若用0.05mol·L1HN3溶液滴定20mL0.05mol·L1氨水,则所得曲线完全相同

 

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沼气是重要的生物质能,主要由有机废弃物发酵产生,其成分有CH4CO2H2S等,由沼气获得高纯度CH4的工作原理如图所示(交换膜左侧为酸性溶液,右侧为碱性溶液),下列说法中错误的是

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B.阴离子应从左侧向右侧迁移

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D.一定条件下反应釜中的反应能自发进行,主要原因是该反应放热

 

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