在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物(左)和“引火铁”(右)。实验中必须使用普通铁粉和6mol/L盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。
填写下列空白:
⑴实验进行时试管A中应加入的试剂是______;
烧瓶B的作用是____________________;
在试管D中收集得到的是_______________。
⑵实验时,U型管G中应加入的试剂是____________;
长颈漏斗H中应加入___________。⑶两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)__________。
⑷试管E中发生反应的化学方程式是_______________。
⑸为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须_____________________。
制备氢气可利用碘硫热化学循环法,其原理示意图如下。
(1)已知:①2SO3(g)2SO2 (g) + O2 (g)△H1
②H2SO4(l)SO3(g) + H2O(l)△H2
2H2SO4(l)2SO2 (g) + O2(g) +2H2O(l) △H3
则△H3=(用△H1和△H2表示)
(2)上述热化学循环制氢要消耗大量的能量,从绿色化学角度,能量供应的方案是。
(3)碘化氢热分解反应为:2HI(g)H2(g)+I2(g) △H>0。则该反应平衡常数表达式:K=;升温时平衡常数K(选填“增大”或“减小”)
(4)本生(Bunsen)反应中SO2和I2及H2O发生反应为:
SO2+I2+2H2O=3H++HSO4─+2I─;I─+I2I3─。
①当起始时,SO2为1mol,水为16mol,溶液中各离子变化关系如下图,图中a、b分别表示的离子是、。
②在水相中进行本生反应必须使水和碘显著过量,但易引起副反应将反应器堵塞。写出浓硫酸与HI发生反应生成硫和碘的化学方程式:。
Suzuki偶联反应在有机合成上有广泛应用。反应①如下(Ph-代表苯基─):
反应①:
化合物I可以由以下途径合成:
(1)化合物V的分子式为;1mol化合物I最多可跟mol氢气反应。
(2)化合物IV的结构简式为;化合物V转化为化合物VI的反应类型为。
(3)写出化合物VI在NaOH溶液中共热的反应方程式。
(4)已知化合物Ⅶ是化合物V的同分异构体,其苯环上一溴代物有2种,且1mol Ⅶ与足量银氨溶液反应生成4mol Ag,写出化合物Ⅶ的一种结构简式。
(5)化合物()与化合物【(HO)2B─
─COOH】也能发生类似反应①的偶联反应,写出产物的结构简式。
CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)在一定条件下,CH4和CO2以镍合金为催化剂,发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),其平衡常数为K,在不同温度下,K 的值如下:
①从上表可以推断:该反应的逆反应是(填“吸”、“放”)热反应。
②此温度下该反应的平衡常数表达式为K=__________________。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为。
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。
①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是________。
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是___________________________。
呋喃酚是合成农药的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A物质核磁共振氢谱共有个峰,B→C的反应类型是;E中含有的官能团名称是。
(2)已知x的分子式为C4H7C1,写出A→B的化学方程式:。
(3)Y是X的同分异构体,分子中无支链且不含甲基,则Y的名称(系统命名)是。
(4)下列有关化合物C、D的说法正确的是。
①可用氯化铁溶液鉴别C和D ②C和D含有的官能团完全相同
③C和D互为同分异构体 ④C和D均能使溴水褪色
(5)E的同分异构体很多,写出符合下列条件的芳香族同分异构体的结构简式:。
①环上的一氯代物只有一种②含有酯基③能发生银镜反应
I.一定条件下铁可以和CO2发生反应:
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H>0。1100℃时,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
(1)8分钟内,CO的平均反应速率v(CO)=___________(结果保留3位有效数字)。
(2)1100℃时该反应的平衡常数K=(填数值);该温度下,若在8分钟时CO2和CO各增加0.5mol/L,此时平衡移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)1100℃时,2L的密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器 |
甲 |
乙 |
反应物投入量 |
3molFe、2molCO2 |
4molFeO、3molCO |
CO的浓度(mol/L) |
C1 |
C2 |
CO2的体积分数 |
φ1 |
φ2 |
体系压强(Pa) |
P1 |
P2 |
下列说法正确的是___________(填序号);
A.2C1 = 3C2 B.φ1 = φ2 C.P1<P2
II.(4)已知:①Fe(OH)3(aq)Fe3+(aq)+3OH-(aq);ΔH=" a" kJ•mol-1
②H2O(l) H+(aq)+OH-(aq);ΔH="b" kJ•mol-1
请写出Fe3+发生水解反应的热化学方程式:。
(5)柠檬酸(用H3R表示)可用作酸洗剂,除去水垢中的氧化铁。
溶液中H3R、H2R-、HR2--、R3-的微粒数百分含量与pH的关系如图所示。图中a曲线所代表的微粒数的百分含量随溶液pH的改变而变化的原因是(结合必要的方程式解释)。调节柠檬酸溶液的pH=4时,溶液中上述4种微粒含量最多的是(填微粒符号)。
III.(6)高铁酸钠(Na2FeO4)广泛应用于净水、电池工业等领域,工业常用电解法制备,其原理为
Fe+2OH--+2H2OFeO42--+3H2↑
请设计一个电解池并在答题卡的方框内画出该装置的示意图并作相应标注。
其阳极反应式为:________________________________。