选做【化学——选修2:化学与技术】海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。
(1)海水中盐的开发利用:
①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和 池。
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用 (写一点即可)。
(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题:
①海水不能直接通入到阴极室中,理由是 。
②A口排出的是 (填“淡水”或“浓水”)。
(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如下:
①若吸收塔中的溶液含BrO3-,则吸收塔中反应的离子方程式为 。
②通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液 。
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是 。
X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素,X和Y同主族,Y和W的氢化物具有相同的电子数。在中学范围内X的单质只有氧化性,且是空气的主要成份之一。
(1)写出实验室制取W2反应的离子方程式 。
(2)某小组设计如图所示的装置,分别研究YX2和W2的性质。
①分别通入YX2和W2,在装置A中观察到的现象是否相同 (填“相同”或“不相同”);若装置D中装的是铁粉,当通入足量W2时观察到的现象为 ;若装置D中装的是五氧化二钒,当通入足量YX2时,打开K通入适量X2,化学反应方程式为 ;
②若装置B中装有5.0mL 1.0×10-3mol/L的碘水,当通入足量W2完全反应后,转移了5.0×10-5mol电子,该反应的化学方程式为 。
(3)某同学将足量的YX2通入一支装有氯化钡溶液的试管,未见沉淀生成,再向该试管中加入过量的下列溶液也无沉淀生成的是 (填字母)。
A氨水 B稀盐酸 C稀硝酸 D氯化钙 E双氧水 F硝酸银
Ⅰ.(1) P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是______
a.NH3 b.HI c.SO2 d.CO2
(2)工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1 = —90.8kJ/mol。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2 = -571.6kJ/mol;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3= -566.0kJ/mol
计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H4 = 。
(3)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:2K2FeO4 + 3Zn ="=" Fe2O3 +ZnO +2K2ZnO2
该电池正极发生的反应的电极反应式为 。
II.用如图所示装置进行实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色。
(4)电解过程中,X极区溶液的pH (填“增大” 、“减小”或“不变”)。
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe - 6e- + 8OH-=FeO42- + 4H2O和 。
(6)若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少 g。
【化学---选修2:化学与技术】
南海某小岛上,可利用的淡水资源相当匮乏,解放军战士为了寻找合适的饮用水源,对岛上山泉水进行分析化验,结果显示山泉水属于硬水。
(1)硬水是指含有较多______________的水,硬水加热后产生沉淀的离子方程式为:________________________________(写出生成一种沉淀物的即可) 。
(2)硬度为1°的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO),已知水的硬度在8°以下的称为软水,在8°以上的称为硬水。已知岛上山泉水中c( Ca2+)=1.2×10-3 mol/L,c(Mg2+) =6×l0-4 mol/L,那么此水 (填“是”或“否”)属于硬水。
(3)离子交换法是软化水的常用方法。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂,写出聚丙烯酸钠单体的结构简式 。
(4)解放军战士通常向水中加入明矾净水,请用离子方程式解释其净水原理: 。
(5)岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图,已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子,电极为惰性电极。请分析下列问题:
①阳离子交换膜是指 (填A或B)。
②写出通电后阳极区的电极反应式 ,阴极区的现象是: 。
利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续地生产。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g) =2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol
则NH3催化氧化生成NO和H2O(g)的热化学反应方程式可表示为: 。
(2)某科研小组研究在其他条件不变的情况下,改变起始氢气物质的量[用n(H2)表示]对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的影响,实验结果可表示成如右图所示的规律(图中T表示温度,n表示物质的量):
①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最大的是 。
②在起始时体系中加入N2的物质的量为1mol。若容器容积
为2L,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2),反应的平衡常数K= 。
③图像中T1和T2的关系是:T1 T2。(填“>”“<”“=”“无法确定”)
(3)氨气和氧气从145℃就开始反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如下图):
4NH3+5O24NO+6H2O ;
4NH3+3O22N2+6H2O
温度较低时以生成 为主,温度高于900℃时,NO产率下降的原因 。
(4)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。
①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) △H>0,下表为反应在T1温度下的部分实验数据:
t/s |
0 |
500 |
1000 |
c(N2O5)/mol·L—1 |
5.00 |
3.52 |
2.48 |
则500s内NO2的生成速率可表示为____________________。
②下列情况能说明该反应已达平衡状态的是 。
A.单位时间内生成2mol NO2的同时消耗了lmol N2O5 B.混合气体的颜色不再发生变化
C.混合气体的密度保持不变 D.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。工业上利用水钴矿〔主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等〕制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
③CoCl2·6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴。
(1)水钴矿进行预处理时加入Na2SO3的主要作用是 。
(2)写出NaClO3在浸出液中发生主要反应的离子方程式_______________________;
若不慎向“浸出液”中加了过量的NaClO3,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式_____________________。
(3) “操作1”中包含3个基本实验操作,它们依次是_______________、________________和过滤。制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
(4)浸出液加Na2CO3调pH至5.2时,过滤所得到的沉淀成分为 。
(5)萃取剂的作用是 。
(6)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量,称取16.4克的粗产品溶于水配成100.0mL溶液,从中取出25.0mL与足量AgNO3溶液混合,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量为4.6克。则粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数是________________。