金属铁是应用广泛,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用1.0 mol·L-1的盐酸中和滴定,正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x的值: (列出计算过程)。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。
(3)把SO2气体通入FeCl3溶液中,发生反应的离子方程式为 。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为 ;与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,其中Zn极的电极反应式为 ,K2FeO4的电极反应式为 。
如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题:
(1)甲烷燃料电池负极反应式是;
(2)石墨(C)极的电极反应式为;
(3)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L ,丙装置中阴极析出铜的质量为________g ;
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。
若用于制漂白液,a为电池的________极,电解质溶液最好用________;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用________作电极。
(14 分)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)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
体积分数 |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H="2.8" kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H=;
③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如右图所示。t1~t2℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是;(∆代表CO的生成速率,■代表催化剂的催化效率)
④为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是;
⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO2、6.0 mol CH4、4.0 molCO 和8.0 molH2,则上述平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)以CO2为原料可以合成多种物质。
①可降解二氧化碳聚合物是由CO2加聚而成,写出其结构简式:;
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为。
在某有机物A的分子其结构简式如右图,请回答
(1)写出有机物A中官能团的名称:_______________。
(2)A跟足量NaOH溶液反应的化学方程式是:________________。
(3)两分子的A以羧基和酚羟基分子间成环的结构简式为。
(4)以A为单体利用羧基和醇羟基形成高分子缩聚产物的方程式为。
工业尾气中氮氧化物通常采用氨催化吸收法,其原理是NH3与NOx在催化剂作用下反应生成无毒的物质。某校活动小组同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物 的处理过程。
I.探究制取NH3的方法
(1)B装置的名称:______________
(2)在上述装置中,H能快速、简便制取,装置中需要添加的反应试剂为_________ 。
(3)为探究更好的实验效果,活动小组同学采用上述C装置来制取氨气,在控制实验条件相同的情况下,获得下表中实验数据。
分析表中数据,你认为哪种方案制取氨气的效果最好________(填序号),从该方案选择的原料分析制气效果好的可能原因是________,__________。
试剂组合序号 |
固体试剂 |
NH3体积(mL) |
|
a |
6.0gCa(OH)2过量 |
5.4gNH4Cl |
1344 |
b |
5.4g(NH4)2SO4 |
1364 |
|
c |
6.0gNaOH过量 |
5.4gNH4Cl |
1568 |
d |
5.4g(NH4)2SO4 |
1559 |
|
e |
6.0gCaO过量 |
5.4gNH4Cl |
1753 |
f |
5.4g(NH4)2SO4 |
1792 |
II.模拟尾气处理
活动小组同学选用上述部分装置,按下列顺序连接成模拟尾气处理装置进行实验。
(1)请从上述装置中选择你认为合理的进行补充(所选装置不能重复)。
(2)A中反应的离子方程式为__________________________
(3)D装置的作用有:_____________、____________、_____________。
(4)D装置中的液体还可换成(填序号)。
A.H2OB.CCl4C.浓H2SO4D.CuSO4溶液
(5)该小组同学所设计的模拟尾气处理装置中还存在一处明显的缺陷是___________.
已知:A为含金属离子的淡黄色固体化台物,E、X为空气中常见气体,A、B、C、D含有相同的金属离子,其转化关系如下图(部分产物已略去)。
请回答下列问题
(1)这种金属离子的离子结构示意图为_____________;
(2)X的电子式_______________;
(3)B中所含化学键的类型是_____________;
常温常压下,7.8gA与足量的水充分反应放出热量a kJ,写出该反应的热化学方程式
_________________________________________________________________.
(4)①C也可转化为B,写出该转化的化学方程式_______________________________;
②B与D反应的离子方程式为_______________________________________.
(5)将一定量的气体X通入2LB的溶液中,向所得溶液中边逐滴加入稀盐酸边振荡至过量,产生的气体与盐酸物质的量的关系如图(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。
请回答:a点溶液中所含溶质的化学式为__________ ,b点溶液中各离子浓度由大到小的关系是_________________________________。