聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)n(SO4)m·xH2O]是一种新型高效净水剂,广泛应用于工业污染水的处理。
(1)聚合硫酸铝铁能够净水的原因是
(2)AlaFeb(OH)m(SO4)n•xH2O中a、b、m、n的代数关系式为_______________________。
(3)为了测定聚合硫酸铝铁的组成,进行如下实验:
步骤一:准确称取8.810g样品溶于150mL 0.100mol•L-1稀硫酸,恰好完全反应后,加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体10.485g;
步骤二:另取相同质量的样品,溶于过量的氢碘酸,以磁力搅拌机搅拌,充分反应后,以0.500mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至浅黄色,滴入几滴淀粉溶液,再滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL.(已知:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)
①步骤二中使用磁力搅拌器进行搅拌的目的是________________________。
②通过计算确定聚合硫酸铝铁的化学式(写出计算过程)。
污水处理分析时,常用双硫腙(H2Dz,二元弱酸)把金属离子络合成电中性的物质,再用CCl4萃取络合物,从而把金属离子从水溶液中完全分离出来。如用双硫腙(H2Dz)~CCl4分离污水中的Cu2+时,先发生络合反应:Cu2++2H2DZ Cu (HDZ)2+2H+,再加入CCl4、Cu (HDZ)2就很容易被萃取到CCl4中。
(1)写出双硫腙和Fe3+络合的离子方程式:_____________________。萃取Fe3+的过程中要控制适宜的酸度,如果溶液的pH过大,其后果是___________________________。
(2)如图是用双硫腙(HzDz)~CCl4络合萃取某些金属离子的酸度曲线,它反映了萃取某些金属离子时适宜的pH范围。E%表示某种金属离子以络合物形式萃取分离的百分率。
某工业废水中含有Hg2+、Bi3+、Zn2+,用双硫腙(H2Dz)~ CCl4络合萃取法处理废水。
①欲完全将废水中的Hg2+分离出来,须控制溶液的pH=________。
②当调节pH=2时,铋(Bi)的存在形式有_________________。
(3)污水中的亚汞离子(Hg2+ 2)必须转换成汞离子(Hg2+)才能用双硫腙络合。某工厂污水中含有较多的氯化亚汞(Hg2Cl2),加入二硫酸钾(K2S2O8)可氧化(Hg2+ 2),写出该反应的化学方程式:________________________。
近年来,以天然气等为原料合成甲醇的难题被一一攻克,极大地促进了甲醇化学的发展。
(1)与炭和水蒸气的反应相似,以天然气为原料也可以制得CO和H2,该反应的化学方程式为_________。
(2)合成甲醇的一种方法是以CO和H2为原料,其能量变化如图所示:
由图可知,合成甲醇的热化学方程式为________________________________________。
(3)以CO2为原料也可以合成甲醇,其反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在lL的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下发生反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时问变化如图所示:
则下列说法正确的是_________________(填字母);
A.3min时反应达到平衡 |
B.0~10min时用H2表示的反应速率为0.225mol·-1·min-1 |
C.CO2的平衡转化率为25% |
D.该温度时化学平衡常数为![]() |
②在相同温度、相同容积的3个密闭容器中,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 |
容器1 |
容器2 |
容器3 |
反应物投入量(始态) |
1molCO2、3molH2 |
0.5molCO2、1.5molH2 |
1molCH3OH、1molH2O |
CH3OH的平衡浓度/mol•L-1 |
c1 |
c2 |
c3 |
平衡时体系压强/Pa |
p1 |
p2 |
p3 |
则下列各量的大小关系为c1___________c3,p2_________p3(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(4)近年来,甲醇燃料电池技术获得了新的突破,如图所示为甲醇燃料电池的装置示意图。电池工作时,分别从b、c充入CH3OH、O2,回答下列问题:
①从d处排出的物质是___________,溶液中的质子移向电极__________(填“M”或“N”);
②电极M上发生的电极反应式为__________________________。
研究CO2与CH4,反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890kJ/mol
则:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=____________。
(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1:
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是。
a.CO2的浓度不再发生变化
b.υ正(CH4)=2υ逆(CO)
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d.CO与H2的物质的量比为1:1
②据图可知,P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为。
③在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡x点,则用CO表示该反应的速率为,该温度下,反应的平衡常数为。
(3)用CO与H2可合成甲醇(CH3OH),以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示,该电池工作程中O2应从(填“c或一b”)口通人,电池负极反应式为,若用该电池电解精炼铜,每得到6. 4g铜,转移电子数目为。
冰晶石(Na3AlF6)是工业上冶炼铝的助熔剂,制取冰晶石(Na3AlF6)的化学方程式为2Al(OH)3+12HF+3A =2Na3AlFs+3CO2 +9H2O。
(1)熔融晶体A时痛要破坏的作用力是,冰晶石中的配位体是。
(2)上述反应的生成物中属于非极性分子的中心原子的杂化轨道类型为,该分子的空间构型为。
(3)上述反应的反应物中有两种元素在元素周期表中的位置相邻,用化学方程式表示二者的电负性大小:;写出含有其中电负性较小元素的原子,且形成的分子的空间构型呈“V”形的物质的化学式(单质和化合物各写一种)、。
(4)某种Al—Fe合金的晶胞如图所示,该合金的化学式为。若晶胞的边长为a nm,则合金的密度为g• cm-3
铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(1)用Fe作电极的目的是。
(2)阴极附近溶液pH升高的原因是_(用电极反应式解释);溶液中同时生成的沉淀还有。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料,利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下:
已知①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO,还含有Al2O3、MnO2、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下:
(3)步骤②中加双氧水的目的是,pH控制在3.4的作用是,已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2] =2.010-20,该温度下反应:Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+的平衡常数K=。
(4)如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净?。
(5)制备氮化铁磁粉的反应:Fe+NH3FexNy+H2 (未配平),若整个过程中消耗氨气34.0g,消耗赤铁矿石2kg,设整个过程中无损耗,则FexNy磁粉的化学式为。