FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检查装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④........
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为 。
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是 。
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号) 。
(4)装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂: 。
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为 。
(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为 。
(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率为100%;② 。
A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素。已知A原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大。B的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数相同,B位于元素周期表的S区。C元素原子的外围电子层排布式为nsn—1npn—1。D原子M能层为全充满状态,且最外层无成对电子,E的化合物种类最多。请回答下列问题:
(1)写出D基态原子的电子排布式;
(2)A的常见氢化物AH3的VSEPR模型为
(3)已知A和C形成的化合物X中每个原子的最外层均为8电子稳定结构,则X的化学式为 ,X是一种超硬物质,耐磨损、抗腐蚀能力强,
推测X的晶体类型为。
(4)E的最高价氧化物的结构式为中心原子的杂化方式为。
(5)B的单质与A的最高价含氧酸的稀溶液反应,能将A还原至最低价态,写出该反应的化学方程式 。
(6)TiO2的天然晶体中,最稳定的一种晶体结构如下图,黑球表示原子。
(7)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基离子结合形成的小分子化合物,该化合物中Fe2+与环戊二烯基离子之间以(填“离子键”、“金属键”、“配位键”、“氢键”、“范德华力”)相结合。
(1)已知C(石墨,s)= C(金刚石,s);△H>0,则稳定性:金刚石石墨(填>或<)
(2)已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1;2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2。则△H1△H2(填>或<)
(3)“嫦娥五号”预计在海南文昌发射中心发射,火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备. 用肼(N2H4)为燃料,四氧化二氮做氧化剂,两者反应生成氮气和气态水.
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)△H="+10.7kJ·" mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H="-543" kJ· mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式为。
(4)25℃,101kPa时,14gCO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3 kJ的热,则CO的燃烧热为△H=。
(5)0.50L 2.00mol/L H2SO4溶液与2.10L 1.00mol/L KOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,该反应的中和热为△H=
(6)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391 kJ、
946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是。
【物质结构与性质】(15分)钙的化合物在工农业生产和生活中有广泛的应用.
(1)已知CaC2与水反应生成乙炔.请回答下列问题:
①将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液中生成Cu2C2红棕色沉淀,Cu+基态核外电子排布式为___________________.
②CaC2中C22-与O22+互为等电子体,1molO22+中含有的π键数目为_________.
③乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C=CH-C≡N).丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_______________,构成丙烯腈元素中第一电离能最大的是__________.
(2)抗坏血酸钙的组成为Ca(C6H7O6)2•4H2O,其结构示意图如图1:
该物质中存在的化学键类型包括____________(填字母).
A.金属键 | B.离子键 | C.非极性共价键 | D.配位键 |
(3)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体,其结构如图2所示:由此可判断该钙的氧化物的化学式为____________.已知阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为ρg·cm3,则晶胞中两Ca2+间的最近距离为______________cm.(用含NA、ρ的代数式表示)
【化学选修-化学与技术】(15分)将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO4•2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义.以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图.
(1)本工艺中所用的原料除CaSO4•2H2O、KCl外,还需要___________________等原料.
(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式_________________.
(3)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还含有________(填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料.
(4)过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液.检验滤液中含有CO32﹣的方法是__________________.
(5)已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表:
温度(℃) |
0 |
20 |
60 |
K2SO4溶解的量(g) |
7.4 |
11.1 |
18.2 |
60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃,可析出K2SO4晶体___________g.
(6)氯化钙结晶水合物(CaCl2•6H2O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是_______.
A.熔点较低(29℃熔化)b.能导电
c.能制冷d.无毒
(7)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是________________________________.
(12分)Cr2O和CN-是工业废水中常见的污染物.若利用下列流程可对分别含两种离子的废水进行综合处理:
已知:Cr3+也有一定毒性,Cr3+在pH=6.0时开始沉淀,pH=8.0时沉淀完全.
回答下列问题:
(1)已知步骤②中无气体生成,写出反应的离子方程式______________________.
步骤④中NaClO可将CNO-处理为完全无害的溶液,该过程中有两种无毒的不支持燃烧的气体产生,写出这两种气体的化学式____________________________.
(2)步骤⑥的反应为S2O32-+Cr2O72-+H+―→SO42-+Cr3++H2O(未配平),则每处理1 mol Cr2O72-转移________mol电子.
(3)滤渣C的化学式为Cr(OH)3,溶液A和溶液B混合可使废水中的Cr3+沉淀的原因是______________________________________________________.
(4)步骤⑦的操作名称为___________,若该操作在实验室中进行,则所需的玻璃仪器为________.