美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家设计出生产氢气的人造树叶,原理为:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)。有关该反应的说法正确的是
A.△H <0 B.△S <0
C.化学能转变为电能 D.氢能是理想的绿色能源
(12分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
请回答下列问题:
(1)发生器中鼓入空气的作用可能是 。
(2)吸收塔内反应的化学方程式为 。
(3)吸收塔的温度不能超过20℃,原因是 。
(4)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外,还可以选择的还原剂是 (选填序号)。
a.Na2O2 b.Na2S c.FeCl2
(5)从滤液中得到NaClO2•3H2O晶体的实验操作依次是 、 、 过滤、洗涤、干燥。
(12分)钼是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图:
(1)钼酸铵溶液中阳离子的检验方法:________________________________________。
(2)写出反应①的化学方程式:______________________________________________。
(3)反应①的尾气可以用NH3·H2O溶液吸收用于合成肥料,写出反应的离子方程式
______________________________________________________________________。
(4)工厂排放的废水中,金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。处理时首先在酸性条件下用H2O2将Cr3+转化为Cr2O,再用NaOH调节溶液的pH到8,然后用钠离子交换树脂除去Ca2+和Mg2+,最后通入SO2 生成CrOH(H2O)5SO4沉淀。
①H2O2的作用是将溶液中的Cr3+转化为Cr2O,写出此反应的离子方程式:______________。
②常温下,部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下:
阳离子 | Fe3+ | Mg2+ | Al3+ | Cr3+ |
开始沉淀时的pH | 2.7 | — | — | — |
完全沉淀时的pH | 3.7 | 11.1 | 8(>9溶解) | 9 |
加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O转化为CrO。但溶液的pH不能超过8,此时产生的沉淀是:____________________________________。
③写出上述过程中用SO2作还原剂进行还原的离子方程式______________________。
(10分)有机合成中常用的钯/活性炭催化剂若长期使用,会被铁、有机化合物等杂质污染而失去活性,成为废催化剂。一种由废催化剂制取PdCl2的工艺流程如下:
(1)“焙烧1”通入空气的目的是使有机化合物、活性炭等可燃物通过燃烧而除掉,通入空气过多反而不利于实现目的,其原因是 。
(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳,写出甲酸与PdO反应的化学方程式: 。
(3)加浓氨水时,钯转变为可溶性[Pd(NH3)4]2+,此时铁的存在形式是 (写化学式)。
(4)加入浓氨水的过程中,需要控制溶液的pH为8~9,实验室检测溶液pH的操作方法是: 。
(5)“焙烧2”的目的是: 。
(18分)1000mL某待测液中除含有0.2 mol·L-1的Na+外,还可能含有下列离子中的一种或多种:
阳离子 | K+、NH4+、Fe3+、Ba2+ |
阴离子 | Cl-、Br-、CO32-、HCO3-、SO32-、SO42- |
现进行如下实验操作(所加试剂均过量):
(1)写出生成白色沉淀B的离子方程式:___________________________________。
(2)待测液中肯定不存在的阳离子是_________________。
(3)若无色气体D是单一气体:
①将阴离子的物质的量浓度填入下表中(一定不存在的填“0”,不能确定的填“?”):
阴离子 | Cl- | Br- | CO32- | HCO3- | SO32- | SO42- |
浓度/ mol·L-1 |
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②判断原溶液中K+是否存在,若存在,求其物质的量浓度的最小值,若不存在,请说明理由:
________________________________________________________________。
(4)若无色气体D是混合气体:
①待测液中一定含有的阴离子是____________________________。
②沉淀A中能还原稀硝酸的成分是______________________________(写化学式)。
(12分)氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸。
(1)三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为 。
(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为 ;该工艺选择氯气的优点是 。(答一点即可)
(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为1×10-3 mol,则理论上生成的SO42-为 mol。
(4)生产和实验中广泛采用甲醛法测定样品的含氮量。甲醛和铵根离子的反应如下:
4NH4+ + 6HCHO =(CH2)6N4H+(一元酸)+ 3H+ + 6H2O
实验步骤如下:
①已知甲醛溶液中常含有甲酸。取b mL甲醛溶液(过量)于锥形瓶,加入1滴酚酞,用浓度为c mol/L的NaOH溶液中和,滴定管的初始读数V1 mL,当溶液呈微红色时,滴定管的读数V2 mL。
②向其中加入饱和食盐水试样a mL,静置数分钟。
③再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL。
则饱和食盐水中的含氮量为 mg/L。