【題目】氧化鐵黃(化學式為FeOOH)是一種黃色顏料,工業(yè)上用廢鐵為主要原料生產氧化鐵黃的一種工藝流程如下:
(1)氧化鐵黃中鐵元素的化合價為_____,廢鐵在反應前常用熱的純堿溶液清洗表面油污,其原理是______ (寫離子方程式)。
(2)氧化過程生成氧化鐵黃的化學方程式是_____________。
(3)上述流程中,檢驗“洗滌”是否完全的方法是________。
(4)氧化時應控制pH的合理范圍是3.5-4.0,pH過小導致氧化鐵黃產率較低的可能原因是____。
【答案】+3 CO32-+H2OHCO3-+OH- 4FeSO4+O2+8NaOH= FeOOH↓+4Na2SO4+2H2O 取最后一次洗滌液,加入少量氯化鋇溶液,后加入適量稀鹽酸,如未觀察到白色沉淀,即可證明洗干凈 pH過低導致氧化鐵黃部分溶于酸
【解析】
由流程可知,過量的廢鐵中加入濃硫酸,加熱反應得到硫酸亞鐵溶液,向硫酸亞鐵溶液中加入氫氧化鈉溶液,并通入空氣,發(fā)生氧化還原反應生成氧化鐵黃,過濾、洗滌、干燥得到成品氧化鐵黃。
(1)FeOOH中O元素為-2價,H元素為+1價,由化合價代數和為零可知Fe元素為+3價;廢鐵表面有防銹的油脂,碳酸鈉在溶液中水解使溶液呈堿性,加熱溶液堿性增強,油脂會在碳酸鈉溶液中發(fā)生水解反應,達到清洗表面油污的目的,碳酸鈉在溶液中水解的離子方程式為CO32-+H2OHCO3-+OH-,故答案為:+3;CO32-+H2OHCO3-+OH-;
(2)氧化過程為向硫酸亞鐵溶液中加入氫氧化鈉溶液,并通入空氣,發(fā)生氧化還原反應生成氧化鐵黃,反應的化學方程式為4FeSO4+O2+8NaOH=FeOOH↓+4Na2SO4+2H2O,故答案為:4FeSO4+O2+8NaOH=FeOOH↓+4Na2SO4+2H2O;
(3)由氧化過程的化學方程式可知,氧化鐵黃表面附有可溶的硫酸鈉,檢查洗滌是否完全的標準是洗滌液中不含有硫酸根離子,則檢驗洗滌是否完全的方法是,取少量最后一次的洗滌液于試管中,向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若不產生沉淀,則表明已洗滌干凈,否則未洗滌干凈,故答案為:取最后一次洗滌液,加入少量氯化鋇溶液,后加入適量稀鹽酸,如未觀察到白色沉淀,即可證明洗干凈;
(4)氧化時應控制pH的合理范圍是保證產率最高,此時的pH范圍為:3.5~4.0,若pH過小,氧化鐵黃會溶解于酸導致產率降低,故答案為:pH過低導致氧化鐵黃部分溶于酸。
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【題目】我國科學家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列問題:
(1)氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為_____________。
(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________;氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是__________。
(3)經X射線衍射測得化合物R的晶體結構,其局部結構如圖(b)所示。
①從結構角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為_________,不同之處為__________。(填標號)
A.中心原子的雜化軌道類型 B. 中心原子的價層電子對數
C.立體結構 D.共價鍵類型
②R中陰離子N5中的σ鍵總數為________個。分子中的大π鍵可用符號表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數,n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為),則N5—中的大π鍵應表示為____________。
③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為(NH4+)NH…Cl、____________、____________。
(4)R的晶體密度為d g·cm3,其立方晶胞參數為a nm,晶胞中含有y個單元,該單元的相對質量為M,則y的計算表達式為______________。
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【題目】下列反應的離子方程式正確的是
A.用醋酸除去水垢:CaCO3 +2H+ = Ca2+ + CO2↑+ H2O
B.向AlCl3溶液中加入過量的濃氨水:Al3++4NH3H2O→AlO2-+4NH4++2H2O
C.向苯酚鈉溶液中通入少量CO2:2+CO2+H2O→2+CO32-
D.等體積、等濃度的Ba(OH)2稀溶液與NH4HCO3稀溶液混合:Ba2++2OH-+NH4++HCO3-→BaCO3↓+NH3H2O+H2O
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【題目】對硫-氮化合物的研究是現(xiàn)代無機化學最為活躍的領域之一,下圖是已經合成的最著名的硫-氮化合物的分子結構。下列關于該物質說法正確的是
A.分子式為SN
B.分子中所有共價鍵的鍵長一定相等
C.該物質與化合物S2N2互為同素異形體
D.分子中既有極性鍵又有非極性鍵
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【題目】用NA表示阿伏伽德羅常數,下列說法正確的是( )
A.2g重水(D2O)中含有的中子數是0.1mol
B.0.1molF-中含有的電子數大于6.02×1023
C.1mol1H216O2中的中子數是1mol1H216O中的中子數的2倍
D.agS原子所含電子數NA
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【題目】為探究Ag+與Fe3+氧化性的相關問題,某小組同學進行如下實驗:
已知:相關物質的溶解度(20℃)AgCl:1.5×10-4g Ag2SO4:0.796 g
(1)甲同學的實驗如下:
序號 | 操作 | 現(xiàn)象 |
實驗Ⅰ | 將2 mL 1 mol/L AgNO3溶液加入到1 mL 1 mol/L FeSO4溶液中 | 產生白色沉淀,隨后有黑色固體產生 |
取上層清液,滴加KSCN 溶液 | 溶液變紅 |
注:經檢驗黑色固體為Ag
① 白色沉淀的化學式是_____________。
② 甲同學得出Ag+氧化了Fe2+的依據是_______________。
(2)乙同學為探究Ag+和Fe2+反應的程度,進行實驗Ⅱ。
a.按右圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質不參與反應),發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。偏移的方向表明:電子由石墨經導線流向銀。放置一段時間后,指針偏移減小。
b.隨后向甲燒杯中逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液,發(fā)現(xiàn)電壓表指針的變化依次為:偏移減小→回到零點→逆向偏移。
① a中甲燒杯里的電極反應式是___________。
② b中電壓表指針逆向偏移后,銀為_________極(填“正”或“負”)。
③ 由實驗得出Ag+和Fe2+反應的離子方程式是___________。
(3)為進一步驗證乙同學的結論,丙同學又進行了如下實驗:
序號 | 操作 | 現(xiàn)象 |
實驗Ⅲ | 將2 mL 2 mol/L Fe(NO3)3溶液加入有銀鏡的試管中 | 銀鏡消失 |
實驗Ⅳ | 將2 mL1 mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有銀鏡的試管中 | 銀鏡減少,未消失 |
實驗Ⅴ | 將2 mL 2 mol/L FeCl3溶液加入有銀鏡的試管中 | 銀鏡消失 |
① 實驗Ⅲ___________(填“能”或“不能”)證明Fe3+氧化了Ag,理由是_____________。
② 用化學反應原理解釋實驗Ⅳ與Ⅴ的現(xiàn)象有所不同的原因:_____________。
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【題目】將一定質量的鎂銅合金加入到稀硝酸中,兩者恰好完全反應,假設反應過程中還原產物全是NO,向所得溶液中加入物質的量濃度為3 mol·L-1的NaOH溶液至沉淀完全,測得生成沉淀的質量比原合金的質量增加5.1 g,則下列有關敘述中正確的是
A.加入合金的質量不可能為8.8 g
B.被還原的硝酸的物質的量為0.4 mol
C.沉淀完全時消耗NaOH溶液的體積為150 mL
D.溶解合金時收集到NO氣體的體積在標準狀況下約為2.24 L
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【題目】氫氣是一種重要的工業(yè)原料和清潔能源,可用作合成氨、合成甲醇、合成鹽酸的原料,冶金用還原劑等。
(1)已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol1。
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol1
則反應CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH= _______kJ·mol1。
(2)工業(yè)合成氨的反應原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ·mol1。
①該反應中的H2制取成本較高,工業(yè)生產中往往追求H2的轉化率。增大H2的平衡轉化率的措施有_______(填字母代號)。
a.增大壓強
b.升高溫度
c.增大N2濃度
d.及時移走生成物NH3
e.使用高效催化劑
②升高溫度,該可逆反應的平衡常數K__________(填“增大”“不變”或“減小”)。
③某溫度下,把10 mol N2與28 mol H2置于容積為10 L的恒容密閉容器內,10 min時反應達到平衡狀態(tài),測得平均速率v(NH3)=0.12 mol·L1·min1,H2的平衡轉化率為_______(保留三位有效數字),則該溫度下反應的平衡常數K=_______。
(3)下圖所示裝置工作時均與H2有關。
①圖l所示裝置,通入H2的管口是______(填字母),正極反應式為___________________。
②圖2是實驗室制備H2的實驗裝置,在漏斗中加入1 mL CuSO4溶液,可觀察到氣泡生成速率明顯加快,原因是_____________________,若反應裝置中硫酸過量,則加入CuSO4溶液后,生成的氫氣量__________(填“增大”“不變”或“減小”)。
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【題目】在105℃、1個大氣壓時,取兩種氣態(tài)烴1L與9L氧氣混合,充分燃燒后恢復到原狀態(tài),所得氣體體積仍是10L。有下列組合的混合烴:①C2H4和C3H4 ②CH4和C2H6 ③CH4和C3H4 ④C2H2和C3H6,其中可能符合上述要求的是
A. 只有①②B. 只有①③④C. 只有①③D. 只有②④
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