燃料电池具有广阔的发展前途,科学家近年研制出一种微型的燃料电池,采用甲醇取代氢气做燃料可以简化电池设计,该电池有望取代传统电池。某学生在实验室利用碱性甲醇燃料电池电解Na2SO4溶液。
请根据图示回答下列问题: w
(1)图中a电极是 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。该电极上发生的电极反应式为 。
(2)碱性条件下,通入甲醇的一极发生的电极反应式为 。
(3)当消耗3.36 L氧气时(已折合为标准状况),理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量
是 mol。
(4)25℃、101kPa时,燃烧16g甲醇生成CO2和H2O(l),放出的热量为363.26 kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式: 。
硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4·7H2O的一种流程如下:
⑴步骤Ⅰ包括酸浸和过滤两个操作。
①酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是。
②过滤时,为防止堵塞,过滤装置需经常用氢氧化钠溶液清洗,其清洗原理是
(用化学方程式表示)。
⑵步骤Ⅱ中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为。
⑶步骤Ⅲ所得滤渣C的主要成分是。
⑷取28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。
①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行,其原因是。
②680 ℃时所得固体的化学式为。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
(共15分) 某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有_______________ 、 _______________ 。
(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是_______ (填下列各项中序号)。
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl- CuCl42-(黄色)+4H2O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是____ (填下列各项中序号)。 a.FeCl3固体 b.CuCl2固体 c.蒸馏水
(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为下列四阶段:
第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为 _______________ 。
②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是_______________,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是__________(填下列各项中序号)。
a.一阶段 b、二阶段 c、三阶段 d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。
a.装置组装完成后,应立即进行气密性检查,请写出检查A-D装置气密性的操作 __________ 。
b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为_______________ 溶液。
c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g(含加热不反应的杂质),在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4 g,则原矿样中CuS的质量分数为__________。
(14分每空2分)化工原料红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7·2H2O)主要是以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,还含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产,其主要工艺流程如下:
步骤①中主要反应的化学方程式如下:
4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
(1) ①中反应是在回转窑中进行的,反应时需不断搅拌,其作用是 。
(2) 杂质Al2O3在①中转化的化学反应方程式为 。
(3) 用化学平衡移动原理说明③中煮沸的作用是 (用离子方程式结合文字说明),若调节pH过低产生的影响是 。
(4) ⑤中酸化是使CrO42-转化为Cr2O72-写出该反应的离子方程式: 。
(5) 工业上还可用电解法制备重铬酸钠,其装置示意图如上。
阴极的电极反应式为 ;
阳极的电极反应式为 。
.化学实验是科学探究的基础。请回答有关实验问题:
(1)下面的四个实验装置有三个都存在明显缺陷,其中完全正确的是:
(2)要检验上面B装置氨气已集满的操作是则试管已集满。
(3)ClO2是一种安全、高效、广谱、强力杀菌剂,其性质如右表:
①由下表可以看出:保存液态ClO2的条件是密封、;ClO2与碱反应的离子方程式;观察下“图A”,要从NaClO2溶液制得不含结晶水的晶体,操作是蒸发结晶,控制条件是;应控制析出晶体的温度范围是。
色态 |
溶于碱 |
超过1Kpa、受热或遇光 |
|
常温气体 |
-59-11℃ 红黄色液体 |
生成亚氯酸盐和氯酸盐 |
爆炸 |
②工业用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得。某学生拟用下图B所示装置模拟工业制法制取并收集液态ClO2,请模仿下图B的装置图和图例,在答题卡的相应图中补充完善装置图,并作必要的标注。
.欲降低废水中重金属元素铬的毒性,可将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。三种金属离子生成沉淀的pH如表。
开始沉淀的pH |
完全沉淀的pH |
|
Fe(OH)2 |
7.0 |
9.0 |
Fe(OH)3 |
1.9 |
3.2 |
Cr(OH)3 |
6.0 |
8.0 |
(1)某含铬废水处理的主要流程如下图所示:
①初沉池中加入明矾作沉降剂,其作用的原理是(用离子方程式表示)。
②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式:
Cr2O72-+HSO3-+==Cr3++SO42-+H2O。
③根据“沉淀法”和“中和法”的原理,向沉淀池中加入NaOH溶液,此过程中发生主要反应的离子方程式是:H++OH-=H2O和。证明Cr3+沉淀完全的方法是。
(2)工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水。实验室利用如图模拟处理含Cr2O72-的废水,阳极反应是Fe-2e-=Fe2+,阴极反应式是2H++2e-=H2↑。
①Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是,
②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,从其对水的电离平衡角度解释其原因
。
③若溶液中含有0.01mol Cr2O72-,则阳离子全部生成沉淀的物质的量是_______mol。