双氧水(过氧化氯)被称作“最清洁”的化学品,在纺织业和造纸业主要用作漂白剂,在化工合成中用作氧化剂和环氧化剂,在食品和医药工业中用作消毒剂、杀菌剂。目前,世界上过氧化氢的生产方法主要有电解法、葸醌法等。
I、电解法中成本最低的是过硫酸铵法
电解所用电槽以铂为阳极,以铅或石墨为阴极;NH4HSO4水溶液经阴极室,再作为阳极液从阳极室流出,得(NH4)2S2O8溶液,电解总反应式:溶液送往水解器中减压水解、蒸发,蒸出过氧化氢的水溶液,剩余溶液流到阴极室再循环使用。
(1)写出过氧化氢的电子式 。
(2)写出水解器中(NH4)2S2O8溶液的水解方程式 。
(3)铂价格昂贵,试分析电槽阳极用铂不用铅的原因 。
(4)试分析水解器中使用减压水解、蒸发的原因 。
Ⅱ、葸醌法是国内外大规模生产过氧化氢普遍采用的方法,生产简易流程图如下所示:
其中,触媒为催化剂,工作液为乙基葸醌与有机溶剂的混合液,主要反应方程式为:
(1)写出流程图中加“?”的操作 。
(2)写出流程图中再生使用物质的名称 。
(3)根据双氧水生产的特点,工业液中有机溶剂的选择很重要。理想的有机溶剂应满足以下要求:①对乙基葸醌和氢乙基葸醌具有良好的溶解能力:②粘度低,沸点高,难挥发,着火点高;③低毒性。请分析再写出两点要求:④ ;⑤ 。
(12分)某化学兴趣小组在实验室制取漂白粉,并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物。已知:①二氧化锰与浓盐酸反应可制备氯气,同时生成MnCl2。②氯气和碱的反应为放热反应。温度较高时,氯气和碱还能发生如下反应:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。该兴趣小组设计了下列实验装置,进行实验。
请回答下列问题:
(1)①甲装置用于制备氯气,其反应的化学方程式是;乙装置的作用是______。
②该兴趣小组用100mL 12mol/L盐酸与 8.7gMnO2制备氯气,并将所得氯气与过量的石灰乳反应,则理论上最多可制得Ca(ClO)2______________g。
(2)小组成员发现,产物中Ca(ClO)2的质量明显小于理论值。为了探究反应条件对产物的影响,他们另取一定量的石灰乳,缓慢。匀速地通入足量氯气,得出了ClO-、ClO3-两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的关系曲线,粗略表示为下图(不考虑氯气和水的反应)。①图中曲线I表示_____________离子的物质的量随反应时间变化的关系。
②所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为______________mol。
(3)为了提高Ca(ClO)2的产率,可对丙装置作适当改进。请你给出一种改进方法:______。
硫酸工业尾气中二氧化硫含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。某校兴趣小组欲测定硫酸工业尾气中二氧化硫含量,采用以下方案:
甲方案:如下图所示,图中气体流量计B用于准确测量通过尾气的体积。将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定二氧化硫的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时,立即关闭活塞A,根据碘水用量可计算SO2的量,与气体流量计数据之比即可判断SO2是否超标。
(1)已知二氧化硫与碘水的反应为:SO2+I2+H2O==H2SO4+HI,配平该反应并指出还原剂。
(2)洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D,可以提高实验准确度,其理由是:。
(3)洗气瓶C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”)。
乙方案:尾气被过氧化氢氧化后与氢氧化钡反应,实验步骤如以下流程图所示:
(4)写出步骤①中反应的化学方程式。
(5)写出步骤②中反应的化学方程式。
(6)通过的尾气体积为VL(已换算成标准状况)时,该尾气中二氧化硫含量(体积分数)为(用含有V、m的代数式表示)。
(7)若将乙方案中步骤①省略,直接将尾气通入过量Ba(OH)2溶液,其余步骤与方案乙相同,你认为这样处理是否合理,说明理由:。
化学能在一定的条件下可以转化为电能。
(一)现有如下两个反应:
① 2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2
② Na2CO3 + 2HCl =" 2NaCl" + H2O + CO2↑
(1)根据两个反应的本质判断,您认为可以设计成原电池的是(填反应序号)。
(二)请根据Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu反应,选择适宜的材料和试剂设计一个原电池。
(2)画出原电池装置图,并在图中标注出电极和电解质溶液的名称。
(3)写出该原电池电极反应式:正极:;负极:。
实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:4NH4++6HCHO=3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1 mol (CH2)6N4H+与 l mol H+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸,某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤Ⅰ称取1.500 g样品,加水溶解,配成250 mL溶液。
步骤Ⅱ用酸式滴定管量取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中,加入10mL 20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液。用0.1010 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。
⑴根据实验步骤填空:
①步骤Ⅰ中用到的主要玻璃仪器有;
②步骤Ⅱ中酸式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入样品溶液进行量取,则测得样品中氮质量分数(填“偏高”、“偏低”或“无影响”,下同)。锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则对滴定时用去NaOH标准溶液的体积。滴定时对NaOH标准溶液体积,读取初读数时仰视,读取终读数时姿势正确,则测得样品中氮质量分数。
③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察
A.滴定管内液面的变化
B.锥形瓶内溶液颜色的变化
④滴定达到终点时,酚酞指示剂由色变成色。
⑵滴定结果如表所示:
滴定次数 |
待测溶液体积/ml |
标准NaOH溶液体积读数(ml) |
|
滴定前/ml |
滴定后/ml |
||
1 |
25.00 |
1.02 |
21.03 |
2 |
25.00 |
2.00 |
21.99 |
3 |
25.00 |
2.30 |
22.30 |
则消耗NaOH标准溶液的体积平均为,该样品中氮的质量分数为。
以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”,它是目前化学工业的重要支柱之一。
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为。
(2)常温下,某化学兴趣小组在实验室中,用石墨电极以右图装置进行电解某浓度氯化钠溶液的实验,电解一段时间后,收集到标准状况下氢气2.24 L。(设电解前后溶液的体积均为1 L,不考虑水的蒸发或气体的溶解)(已知:lg5==0.70)
①理论上,电解后溶液的pH=。
②若实际测得反应后溶液的pH=13.00,则造成这种误差的原因可能是氯气和氢氧化钠溶液反应,写出该反应的离子方程式。