黄色固体聚合硫酸铁(SPFS)是一种重要的无机高分子絮凝剂,极易溶于水,作为工业和生活污水处理等领域具有重要的应用。SPFS可表示成Fex(OH)y(SO4)z·nH2O。工业上常用的一种制备流程为:
在SPFS的多个质量指标中,盐基度是重要的质量指标之一,盐基度定义为:
盐基度= × 100% 。式中n(OH-)、n(Fe)分别表示固体聚合硫酸铁中OH-和Fe元素的物质的量。请回答下列问题:
(1)写出在酸性介质中用NaClO3氧化绿矾(FeSO4·7H2O)的离子方程式 。
(2)取7.51 g某固体聚合硫酸铁溶解于水,向其中加入过量的BaCl2溶液到沉淀完全,经过滤、洗涤、干燥得白色沉淀10.485 g,向上述滤液中加入NH3·H2O,调节溶液pH=6,经过滤、洗涤、干燥得Fe2O3固体2.80 g。试计算该固体聚合硫酸铁的盐基度为 。
(3)计算出该固体聚合硫酸铁样品的化学式(x、y、z、n均取整数)为 。
(16分)硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:
已知:(ⅰ)PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)△H>0
(ⅱ)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(ⅲ)Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、7.04
(1)步骤Ⅰ中FeCl3溶液与PbS反应生成PbCl2和S的离子方程式为,步骤Ⅰ中另一个反应是H2O2与FeCl2、盐酸反应生成FeCl3,实现FeCl3的重复利用,其离子方程式为,加入盐酸的另一个目的是为了控制pH在0.5~1.0,原因是。
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因。
(3)写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式。
(4)滤液3是。
(5)铅蓄电池的电解液是稀硫酸(22%~28%),充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb,铅蓄电池充电时阴极的电极反应式为。
氮氧化物和SO2是造成雾霾天气的主要原因之一。
(1)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1,C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气高温反应的热化学方程式:。
②洗涤含SO2的烟气。下列物质可作洗涤剂的是(填字母)。
a.Ca(OH)2b.Na2CO3c.CaCl2d.NaHSO3
(2)①已知汽车发动机工作时汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+183kJ·mol-1。若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。该温度下的平衡常数K=。汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,请用反应速率和化学平衡知识解释NO排放量增大的原因:。
(3)硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量,采用以下方案:如图所示,图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积。
将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO2的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时,立即关闭活塞A。
①洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D,可以提高实验的准确度,其理由是。
②洗气瓶C中溶液蓝色消失后,没有及时关闭活塞A,测得的SO2含量________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(4)将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试液。若测得该试液所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度[c(H+)、c(OH-)待测]如下表:
离子 |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
SO42- |
NO3- |
Cl- |
浓度/mol·L-1 |
4×10-6 |
6×10-6 |
2×10-5 |
4×10-5 |
3×10-5 |
2×10-5 |
根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为,待测试液的pH=。
(16分)Heck反应是偶联反应的一种,例如:反应①:
化合物Ⅰ可以由以下途径合成:
(1)化合物Ⅱ的分子式为,1mol该物质最多可与molH2发生加成反应。
(2)卤代烃CH3CHBrCH3发生消去反应可以生成化合物Ⅲ,相应的化学方程式为:
(注明条件)。
(3)化合物Ⅳ含有甲基且无支链的同系物Ⅵ的分子式为C4H6O,则化合物Ⅵ的结构简式为:。
(4)化合物Ⅴ可与CH3CH2OH发生酯化反应生成化合物Ⅶ,化合物Ⅶ在一定条件下可以发生加聚反应,则其加聚产物的结构简式为:。
(5)化合物Ⅱ的一种同分异构体Ⅷ能发生银镜反应,且核磁共振氢谱只有三组峰,峰面积之比为1:2:2,Ⅷ的结构简式为:。
(6)一定条件下,与
也可以发生类似反应①的反应,其有机产物的结构简式为:。
写出下列反应的离子方程式:
(1)Zn粉与稀硫酸溶液的反应:
(2)碳酸钙与稀盐酸溶液的反应:
(3)氢氧化钡溶液与硫酸铜溶液的反应:
木炭与浓硫酸反应可表示为:C +2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(1)木炭作(填“氧化剂”或“还原剂”),硫酸(填“被氧化”或“被还原”)。
(2)若消耗了1 mol H2SO4,则生成mol SO2。