我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为:
NH3+CO2+H2O+NaCl NaHCO3↓+NH4Cl ;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
回答下列问题:
(1)氨气、二氧化碳与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是 (填字母标号)。
a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(2)某探究活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验,同学们按各自设计的方案实验。
①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。
试回答下列有关问题:
(Ⅰ)乙装置中的试剂是 ;
(Ⅱ)丁装置中稀硫酸的作用是 ;
(Ⅲ)实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是 (填分离操作的名称)。
②另一位同学用图中戊装置(其它装置未画出)进行实验。
(Ⅰ)实验时,须先从 管通入 气体,再从 管中通入 气体;
(Ⅱ)有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置,理由是 ;
某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题:
(1)甲装置的名称是____________ (填“原电池”或“电解池”)。
(2) 写出电极反应式: pt极______ ______;
当甲中产生0.1 mol气体时,乙中析出铜的质量应为___________________;
(3)若乙中溶液不变,将其电极都换成铜电极,电键闭合一段时间后,乙中溶液的颜色___________(填“变深”、“变浅”或“无变化”)。
(Ⅱ)由Cu2+、Cl-、Na+、SO42-四种离子中的两种离子组成的电解质溶液若干种,可选用铜电极、铂电极进行电解实验。
(1)要使电解过程中溶质的组成和质量不变,而该稀溶液的浓度增大,又无浑浊,应以______为阳极电解________溶液,阳极电极反应式为_________________________________。
(2)以铂作阳极电解 ________ 溶液时,溶液的碱性有明显增强,且溶液保澄清,电解的总反应式为 ________________________________________。
Zn—MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是。电池工作时,电子流向(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是
。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的(填代号)。
a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是。若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为克。
有一包NaHCO3和KHCO3的混合物样品。某研究性学习小组对其进行如下探究。实验装置如图所示。将一定质量的混合物样品加入锥形瓶中,用针筒a分次注入一定体积的稀硫酸充分反应,再用针筒b收集生成气体的体积(忽略针筒壁之间的摩擦)
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(1)为了较准确地测量反应生成的CO2体积,必须保证整个装置的气密性良好。如果往锥形瓶中注入稀硫酸的体积为V1mL,充分反应后,针筒b中气体的读数为V2 mL,则反应中生成的CO2气体体积为mL。
(2)某学生通过实验,测得如下数据(所用稀硫酸的物质的量浓度相矧),下列分析推理错误的是。
50mL稀硫酸 |
50mL稀硫酸 |
50mL稀硫酸 |
|
m(混合物) |
9.2g |
15.7g |
27.6g |
V(CO2)(标况) |
2.24L |
3.36L |
3.36L |
①稀硫酸的物质的量浓度为1.5mol/L
②15.7 g混合物恰好与稀硫酸完全反应
③加入混合物9.2 g时稀硫酸未反应完
④计算出样品中NaHC03和KHC03物质的量之比为1:1
(3)某同学设计了另一种方案,其操作流程如下:
在转移溶液时,如果溶液转移不完全,则测得的混合物中NaHC03和KHC03物质的量之比(选填“偏人”、“偏小”或“不变”)。
金属钛素有“太空金属”、“海洋金属”、“未来金属”等美誉,我国有丰富的钛矿资源。
(1)钛冶炼的旧法是用金属钠热还原四氯化钛。
请回答下列问题:
①试推测,在金属系列中,钛属于(填“较活泼”或“较不活泼”)的金属。金属钛耐腐蚀可能原因是。
②TiC14 工业上是用过量焦炭、氯气与TiO2在高温下反应制得的,该反应的化学方程式为。
(2)已知化合态的钛:有+4价和+3价,其中+3价极易被氧化。有关氢氧化物开始沉淀的pH如表l
表l有关氢氧化物开始沉淀的pH
氢氧化物 |
Ti(OH)4 |
Ti(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
pH |
0.5 |
3.0 |
1.5 |
7.6 |
某地钛铁矿的主要成分为FeTiO3,含有少量杂质Al2O3、SiO2,提纯TiO2并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如图l所示。
图1工艺流程图
黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+、Fe2+,写出反应①主要的化学方程式:;加入Fe的目的是;步骤④生成Ti(OH)4的离子方程式:。
(3)钛冶炼的新法是电解法,图2是一种电解制钛的工艺(OS法)示意图。CaC12/CaO共熔体为质,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2得到钛,写出阴极制得钛的有关反应方程式。
(4)我国科学最新研发的技术——固体透氧膜提取金属钛(SOM)工艺(见图3):将钛氧化物(钛全看作Ti4+)矿熔于MCl—MF融盐体系(M为Na、K、Ca等),以石墨为阴极,阳极为覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层。固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开,只有氧离子可以通过,电解过程中阴极通入H2,则阳极电极反应式为。
高铁酸盐(如K2FeO4)是一种高效绿色氧化剂,可用于饮用水和生活用水的处理。从环境保护的角度看,制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。
(1)电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极,NaOH溶液作为电解质溶液,其电流效率可达到40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式:。
(2)铁丝网电极是更理想的阳极材料,相同条件下,可将电流效率提高至70%以上,原因是。研究亦发现,铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而“钝化”。写出产生O2的电极反应方程式:。
(3)FeO42—易与水4h生成絮状氢氧化铁,也会影响高铁酸盐的产率。若以铁丝网为阳极,在中间环节(对应图中4h后)过滤掉氢氧化铁,反应过程中FeO42—浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示(图中曲线是每隔1h测得的数据)。图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。下列判断正确的是(填编号)
①过滤:掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液
②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大
③实验表明不过滤掉氢氧化铁,6h后电流效率几乎为0
(4)在相同的pH条件下,经过相同的反应时间,高铁酸盐的产率与温度关系如图2。
随温度升高,高铁酸盐产率先增大后减小的原因是。
(5)人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究,例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐,该研究方向的价值有(至少答一点)。