【題目】實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。
資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定。
(1)K2FeO4作為高效、多功能水處理劑的原因是______________________________。
(2)制備K2FeO4(夾持裝置略)
①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是_____________________________。
②該裝置有明顯不合理設(shè)計,如何改進(jìn)?____________________________。
③改進(jìn)后,B中得到紫色固體和溶液。B中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外還有____________________________。
(3)探究K2FeO4的性質(zhì)(改進(jìn)后的實驗)
①取B中紫色溶液,加入稀硫酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,得溶液a,經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2,設(shè)計以下方案:
方案Ⅰ | 取少量a,滴加KSCN溶液至過量,溶液呈紅色。 |
方案Ⅱ | 用KOH溶液充分洗滌B中所得固體,再用KOH溶液將K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加鹽酸,有Cl2產(chǎn)生。 |
a.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子,但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由_________________________產(chǎn)生(用方程式表示)。
b.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是______________。
②根據(jù)K2FeO4的制備實驗和方案Ⅱ?qū)嶒灡砻鰿l2和的氧化性強弱關(guān)系相反,原因是_____________。
【答案】K2FeO4具有強氧化性,能夠消毒殺菌;同時FeO42被還原成Fe3+,F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體,能夠吸附水中懸浮雜質(zhì) 2KMnO4+16HCl(濃)=2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O 應(yīng)該增加盛裝飽和食鹽水的洗氣瓶,吸收蒸發(fā)出來的HCl氣體 Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O Fe3+ 4FeO42+20 H+=4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO的干擾 溶液的酸堿性不同
【解析】
(1)K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,說明K2FeO4具有強氧化性,而FeO42被還原成Fe3+,F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體,能夠吸附水中懸浮雜質(zhì),所以可以用來凈水;
(2)本實驗采用氯氣與氫氧化鐵在堿性條件下制備K2FeO4,而采用濃鹽酸與高錳酸鉀溶液反應(yīng)制備的氯氣中混有氯化氫雜質(zhì),應(yīng)先除去;
(3)通過Cl2、Fe(OH)3與KOH之間的反應(yīng)制備K2FeO4,溶液中可能存在副反應(yīng)Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O,因此制備出的K2FeO4中可能混有次氯酸鉀和氯化鉀等雜質(zhì)。
方案I,取少量a,滴加KSCN溶液至過量,溶液呈紅色說明溶液中存在Fe3+,但Fe3+不一定是與K2FeO4將Cl-氧化,根據(jù)題干已知K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,同時產(chǎn)生Fe3+,氯氣是由酸性條件下次氯酸根與氯離子發(fā)生歸中反應(yīng)生成的。
方案II可以證明K2FeO4將Cl-氧化,方案II中采氫氧化鉀溶液洗滌高鐵酸鉀,使K2FeO4穩(wěn)定析出,并除去ClO,防止酸性條件下ClO與Cl發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,干擾實驗。
(1)K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,說明K2FeO4具有強氧化性,能夠殺菌消毒,而FeO42被還原成Fe3+,F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體,能夠吸附水中懸浮雜質(zhì),所以可以用來凈水;
(2)①A中用濃鹽酸和高錳酸鉀反應(yīng)制備氯氣,化學(xué)方程式為:2KMnO4+16HCl(濃)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;
②氯氣中的主要雜質(zhì)為濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體,制備K2FeO4需在強堿條件下進(jìn)行,應(yīng)用飽和氯化鈉溶液除去氯化氫氣體。
③C中主要是Cl2、Fe(OH)3與KOH之間的反應(yīng)制備K2FeO4,除了已知反應(yīng),還有Cl2與KOH的歧化反應(yīng):Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O;
(3)①a.溶液中加入KSCN呈紅色證明其中含有Fe3+,酸性條件下K2FeO4不穩(wěn)定,因此生成Fe3+的反應(yīng)還有:4FeO42+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O;
b.用氫氧化鉀溶液洗滌的目的是洗去固體表面附著的氧化性離子ClO,以免對FeO42氧化Cl產(chǎn)生干擾,并在洗滌時保證K2FeO4的穩(wěn)定性,避免FeO42在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2。
②實驗中在堿性條件下Cl2制備FeO42,可以得出氧化性為Cl2>FeO42,而方案Ⅱ則得出相反的結(jié)論,主要是因為在酸性環(huán)境中氧化性FeO42>Cl2。
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【題目】下列敘述中,不能用勒夏特列原理解釋的是
A. 紅棕色的NO2,加壓后顏色先變深后變淺
B. 高壓比常壓有利于合成SO3的反應(yīng)
C. 加入催化劑有利于氨的合成
D. 工業(yè)制取金屬鉀Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)選取適宜的溫度,使K變成蒸氣從反應(yīng)混合物中分離出來
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【題目】1941年從貓薄荷植物中分離出來的荊芥內(nèi)酯可用作安眠藥、抗痙攣藥、退熱藥等。通過荊芥內(nèi)酯的氫化反應(yīng)可以得到二氫荊芥內(nèi)酯,后者是有效的驅(qū)蟲劑。為研究二氫荊芥內(nèi)酯的合成和性質(zhì),進(jìn)行如下反應(yīng):
A()BC()D()E()
(1)A中官能團(tuán)名稱為____________;寫出B的結(jié)構(gòu)簡式__________________________
(2)寫出B→C的反應(yīng)方程式___________________________;反應(yīng)類型是_______________________;
(3)D物質(zhì)的手性碳有________________個
(4)寫出同時滿足下列條件的D的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:________ _。
①能發(fā)生銀鏡反應(yīng);②分子中一個六元環(huán);③分子中只有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫。
(5)參照題干中的反應(yīng)流程寫出由合成的四步合成路線圖(無機(jī)試劑任選):________________
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【題目】將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間,以下敘述正確的是( )
①兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生
②甲中銅片是正極,乙中銅片是負(fù)極
③兩燒杯中溶液的c(H+)均減小
④產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢
⑤甲中SO42-向Zn片移動,H+向Cu片移動
⑥乙中電流從Cu片流向Zn片
⑦甲乙兩燒杯中Cu片的質(zhì)量均不變
A. ①②③B. ③⑤⑦
C. ④⑤⑥D. ②③④⑤⑦
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【題目】反應(yīng)4A(g)+5B(g)4C(g)+6D(g) 在5 L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),30 min后,C的物質(zhì)的量增加了 0.30 mol。下列敘述正確的是( )
A. 30 min中A的平均反應(yīng)速率是0.010 mol·L-1·min-1
B. 容器中D的物質(zhì)的量一定增加了0.45 mol
C. 容器中A、B、C、D的物質(zhì)的量之比一定是4∶5∶4∶6
D. 容器中A的物質(zhì)的量一定增加0.30 mol
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【題目】有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可用“鍵線式”表示,如CH3—CH=CH—CH3可簡寫為,有機(jī)物X的鍵線式為。下列關(guān)于有機(jī)物X的說法中正確的是
A. X的含氧官能團(tuán)是羧基和醚鍵
B. X的分子式為C7H7O3
C. X因能與酸性KMnO4溶液發(fā)生取代反應(yīng)而褪色
D. 有機(jī)物Y是X的同分異構(gòu)體,能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)且含苯環(huán),則Y的結(jié)構(gòu)有3種
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【題目】已知反應(yīng)A2+B2=2AB,斷開1molA2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1 kJ,斷開1molB2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2 kJ,生成1molAB中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3kJ,則下列說法正確的是
A. 若A2和B2的總能量之和大于生成的2AB的總能量,則反應(yīng)放熱
B. 若A2和B2的總能量之和小于生成的2AB的總能量,則反應(yīng)放熱
C. 若該反應(yīng)為放熱反應(yīng),則Q1+Q2<Q3
D. 若該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則Q1+Q2<Q3
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【題目】現(xiàn)有A、B、C、D、E五種元素,都是短周期元素,其中A、B、C原子序數(shù)依次遞增并都相差1。B的陽離子的電子層結(jié)構(gòu)與Ne原子相同,2gB的氧化物與100ml 0.5mol/L的H2SO4恰好完全反應(yīng)。B單質(zhì)與D單質(zhì)反應(yīng)后可形成離子化合物BD2;B單質(zhì)與E單質(zhì)可形成化合物BE。D的陰離子比B的陽離子多一個電子層,而E陰離子與B的陽離子電子層結(jié)構(gòu)相同。
(1)B元素的名稱________。
(2)形成化合物A2E2的化學(xué)鍵類型是:____________________________。
(3)用電子式表示化合物BD2的形成過程。____________________________。
(4)A的氫氧化物的水溶液和C單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:___________。
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【題目】在含F(xiàn)e3+的和I-的混合溶液中,反應(yīng)的分解機(jī)理及反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下:
步驟①:2Fe3+(aq)+2I-(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq)
步驟②:
下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是
A. 反應(yīng)速率與Fe3+濃度有關(guān)
B. 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C. v()=v(I-)=v(I2)
D. 若不加Fe3+,則正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的大
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