红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基础化工原料。铬常见价态有+3、+6价。铬的主要自然资源是铬铁矿FeCr2O4(含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质),实验室模拟工业以铬铁矿为原料生产红矾钠的主要流程如下:
①中主要反应:4 FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2
①中副反应:Al2O3 + Na2CO3 2NaAlO2 + CO2↑,SiO2 + Na2CO3
Na2SiO3 + CO2↑
请回答下列问题:
(1)FeCr2O4化学名为亚铬酸亚铁,写出它的氧化物形式________________。步骤“①”的反应器材质应选用__________(填“瓷质”、“铁质”或“石英质”)。
(2)“②”中滤渣1的成分是__________,“③”中调pH值是_______ (填“调高”或“调低”),“④”中滤渣2的成分是___________。
(3)“⑤”酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式:__________________________。
(4)上图是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲线,则操作I是______,操作II是______(填序号)。
①蒸发浓缩,趁热过滤②降温结晶,过滤
(5)已知某铬铁矿含铬元素34%,进行步骤①~④中损失2%,步骤⑤~⑦中产率为92%,则1吨该矿石理论上可生产红矾钠_______吨(保留2位小数)。
以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2].
(1)Fe基态核外电子排布式为 ;[Fe(H2O)6]2+中与Fe2+配位的原子是 (填元素符号).
(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是 ;C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为 .
(3)与NH4+互为等电子体的一种分子为 (填化学式).
(4)柠檬酸的结构简式如图.1mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为 mol.
CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
(1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO﹣,其离子方程式为 ;其他条件不变,HCO3﹣转化为HCOO﹣的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40℃~80℃范围内,HCO3﹣催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是 。
(2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。
②如图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。
(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图3所示。
①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成 (填化学式)。
②研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是 。
实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α﹣Fe2O3.其主要实验流程如图。
(1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有 (填序号)。
A.适当升高酸浸温度
B.适当加快搅拌速度
C.适当缩短酸浸时间
(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+.“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成 (填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验操作是 。
(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低,将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是 [Ksp(CaF2)=5.3×10﹣9,Ka(HF)=6.3×10﹣4]。
(4)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水﹣NH4HCO3混合溶液反应。生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为 。
②设计以FeSO4溶液、氨水﹣NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案: [FeCO3沉淀需“洗涤完全”,Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5]。
苯佐卡因是临床常用的一种手术用药。以甲苯为起始原料的合成路线如图。
回答问题:
(1)甲苯分子内共面的H原子数最多为 个。
(2)A的名称是 。
(3)在A的同分异构体中,符合下列条件的是 ( 写出一种结构简式)。
①与A具有相同官能团
②属于芳香化合物
③核磁共振氢谱有5组峰
(4)B中官能团名称为 。
(5)B→C的反应方程式为 。
(6)反应过程中产出的铁泥属于危化品,处理方式为 ( 填编号)。
a.高温炉焚烧
b.填埋
c.交有资质单位处理
(7)设计以甲苯和丙三醇为原料合成3﹣苄氧基﹣1,2﹣丙二醇( )的路线 (其他试剂任选)。
已知:在于HCl催化下丙酮与醇ROH反应生成缩酮。缩酮在碱性条件下稳定。在酸中水解为丙酮和醇ROH。
聚异丁烯是一种性能优异的功能高分子材料。某科研小组研究了使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下异丁烯的聚合工艺。已知:异丁烯沸点266K。反应方程式及主要装置示意图如下:
回答问题:
(1)仪器A的名称是 ,P 4O 10作用是 。
(2)将钠块加入正己烷中,除去微量的水,反应方程式为 .。
(3)浴槽中可选用的适宜冷却剂是 (填序号)。
序号 |
冷却剂 |
最低温度/℃ |
甲 |
NaCl﹣冰(质量比1:3) |
﹣21 |
乙 |
CaCl 2•6H 2O﹣冰(质量比1.43:1) |
﹣55 |
丙 |
液氨 |
﹣33 |
(4)补齐操作步骤
选项为:a.向三口瓶中通入一定量异丁烯
b.向三口瓶中加入一定量正己烷
① (填编号);
②待反应体系温度下降至既定温度;
③ (填编号);
④搅拌下滴加引发剂,一定时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。
(5)测得成品平均相对分子质量为2.8×10 6,平均聚合度为 。