(7分)氢气是未来最理想的能源,科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术2H2O
2H2↑+O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。试完成下列问题:
太阳光分解海水时,实现了从_______能转化为_______能,二氧化钛作________。生成的氢气,用于燃料电池时,实现________能转化为________能。水分解时,断裂的化学键有________,分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。
现代社会,铁合金可说是金属材料王国的霸主,铁广泛存在于铁的氧化物及多种矿石中,如下表所示:
矿石名称 |
磁铁矿 |
黄铁矿 |
赤铁矿 |
黄铜矿 |
主要成分 |
Fe3O4 |
FeS2 |
Fe2O3 |
CuFeS2 |
请回答下列问题:
(1)在上表所列铁的化合物中,铁元素的质量分数含量最高的是。
(2)工业上生产硫酸常以硫铁矿为原料,在沸腾炉中加热使硫元素转化为二氧化硫,其反应的方程式为:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,该反应中被氧化的元素是,生成1molFe2O3转移电子的物质的量为mol。
(3)生产硫酸的工业尾气中含有大量的SO2,若直接排放到大气中造成环境污染的后
果是,处理该尾气则可得到一种有价值的盐,请写出该盐的名称。
(4)据统计,地球上每年由于腐蚀而消耗的铁约占铁的年产量的10%,铁发生腐蚀的主要原因是(填写下面选项的序号)。
a. 直接与氧气发生了化学腐蚀
b. 通过原电池发生电化学腐蚀
c.与酸雨发生反应而消耗
若你选定选项a或c,请写出相应的化学方程式; 若
你选定选项b,请写出负极的电极反应式。
中学化学中几种常见物质的转化关系如图所示(图中部分反应物或生成物及反应条件未列出)。
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已知:A、B、C、D、E是单质,组成它们的元素的原子序数依次为a、b、c、d、e;且3(a + b) = 2(a + c) = 3(d -a),X、Y、Z、M、N、W、H、K是化合物,其中X是B和C的化合产物的水溶液。请回答下列问题:
(1)用电子式表示X中溶质的形成过程:_______________,组成C的元素的原子结构示意图是_____。
(2)写出B在氧气中燃烧生成的产物与H2O反应的化学方程式:_______________。
(3)组成单质B、C、D的三种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是___(用离子符号表示)。
(4)写出K与过量的氨水反应的化学方程式;写出M在水溶液中电离的方程式。
氯碱工业是高耗能产业,为了提高原料的利用率,将电解的Y气体作为燃料电池燃料,为电解池供电;X气体作为钛的冶炼原料,在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中氯碱工业装置中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。如下图所示:
(1)①上图中的节能型氯碱工业部分,X、Y分别是_______、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:__________________________;负极:____________________________;
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_______________、____________。
(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式。
(3)TiCl4暴露在潮湿空气中冒白烟,白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H2Ti03,写出该反应的化学方程式。
(4)已知:①Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (g)△H=-641kJ·mol-1
②1/2Ti(s)+Cl2 (g)=1/2TiCl4 (l)△H="-385" kJ·mol-1
写出Mg与TiCl4反应的热化学方程式,
反应在氩气氛中进行的理由是。
随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4的制备流程如下
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⑴已知滤液中不含Fe和Mn两种元素,则投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为__________。
⑵B操作中“连续搅拌”的目的是___________ _______________;C操作中检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________________________。
⑶利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为(以下反应过程中Mn的化合价不变):
MnFe2O4MnFe2O4-x+
O2↑ MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2↑
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请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①若MnFe2O4-x中X=0.8,则MnFe2O4-x中Fe占全部铁元素的百分率为________。芳香族化合物B、C、F与链状有机物A、D、E、G间的变化关系如下图所示。B中苯环上的一溴代物有四种,D可发生银镜反应,C、G属同类有机物。以下变化中,某些反应条件及产物未标明。
⑴加热时D与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式是。
⑵请写出有机物C可能的结构简式: 。
⑶一定条件下,F与足量的A发生反应的化学方程式是(只写一例)。
⑷请写出同时符合下列条件的B的同分异构体的结构简式。
a、分子中含有苯环 b、能发生水解反应 c、能发生银镜反应
⑸若B在200℃时经催化氧化(以V2O5作催化剂)后能转化为有机物H,在ZnCl2存在的条件下,有机物H与苯酚可合成酚酞,反应如下:
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则H的结构简式是。