【題目】實(shí)驗(yàn)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;具有強(qiáng)氧化性,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)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________________(錳被還原為Mn2+)。

②將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑。_______

③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有

3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外還有________________。

(2)探究K2FeO4的性質(zhì)

①取C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(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl而產(chǎn)生Cl2,設(shè)計(jì)以下方案:

方案Ⅰ

取少量a,滴加KSCN溶液至過(guò)量,溶液呈紅色。

方案Ⅱ

用KOH溶液充分洗滌C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。

i.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)。

ii.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(shí)驗(yàn)得出:氧化性Cl2________(填“>”或“<”),而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明,Cl2的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反,原因是________________。

③資料表明,酸性溶液中的氧化性,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)如下:將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振蕩后溶液呈淺紫色,該現(xiàn)象能否證明氧化性。若能,請(qǐng)說(shuō)明理由;若不能,進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

理由或方案:________________。

【答案】 2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O Cl2+2OHCl+ClO+H2O Fe3+ 4FeO42+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO的干擾 > 溶液的酸堿性不同 若能,理由:FeO42在過(guò)量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+O2,溶液淺紫色一定是MnO4的顏色(若不能,方案:向紫色溶液b中滴加過(guò)量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色)

【解析】分析:(1KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2由于鹽酸具有揮發(fā)性,所得Cl2中混有HClH2Og),HCl會(huì)消耗FeOH3、KOH用飽和食鹽水除去HCl;Cl2FeOH3KOH反應(yīng)制備K2FeO4;最后用NaOH溶液吸收多余Cl2,防止污染大氣。

2根據(jù)制備反應(yīng),C的紫色溶液中含有K2FeO4、KClCl2還會(huì)與KOH反應(yīng)生成KCl、KClOH2O。

I.加入KSCN溶液,溶液變紅說(shuō)明a中含Fe3+。根據(jù)題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,自身被還原成Fe3+。

II.產(chǎn)生Cl2還可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,KClO的存在干擾判斷;K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH洗滌除去KClO、排除ClO-的干擾,同時(shí)保持K2FeO4穩(wěn)定存在。

根據(jù)同一反應(yīng)中,氧化性:氧化劑氧化產(chǎn)物。對(duì)比兩個(gè)反應(yīng)的異同,制備反應(yīng)在堿性條件下,方案II在酸性條件下,說(shuō)明酸堿性的不同影響氧化性的強(qiáng)弱。

判斷的依據(jù)是否排除FeO42-的顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的干擾。

詳解:(1①A為氯氣發(fā)生裝置,KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)時(shí),錳被還原為Mn2+,濃鹽酸被氧化成Cl2KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)生成KCl、MnCl2、Cl2H2O,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O。

由于鹽酸具有揮發(fā)性,所得Cl2中混有HClH2Og),HCl會(huì)消耗FeOH3、KOH,用飽和食鹽水除去HCl,除雜裝置B

③ CCl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2+2FeOH3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,還有Cl2KOH的反應(yīng),Cl2KOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。

2根據(jù)上述制備反應(yīng),C的紫色溶液中含有K2FeO4KCl,還可能含有KClO

i.方案I加入KSCN溶液,溶液變紅說(shuō)明a中含Fe3+。但Fe3+的產(chǎn)生不能判斷Kspan>2FeO4Cl-發(fā)生了反應(yīng),根據(jù)題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,自身被還原成Fe3+,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒,可能的反應(yīng)為4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。

ii.產(chǎn)生Cl2還可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,KClO的存在干擾判斷;K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗滌的目的是除去KClO、排除ClO-的干擾,同時(shí)保持K2FeO4穩(wěn)定存在。

制備K2FeO4的原理為3Cl2+2FeOH3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,在該反應(yīng)中Cl元素的化合價(jià)由0價(jià)降至-1價(jià),Cl2是氧化劑,Fe元素的化合價(jià)由+3價(jià)升至+6價(jià),FeOH3是還原劑,K2FeO4為氧化產(chǎn)物,根據(jù)同一反應(yīng)中,氧化性:氧化劑氧化產(chǎn)物,得出氧化性Cl2FeO42-;方案II的反應(yīng)為2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O,實(shí)驗(yàn)表明,Cl2FeO42-氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反;對(duì)比兩個(gè)反應(yīng)的條件,制備K2FeO4在堿性條件下,方案II在酸性條件下;說(shuō)明溶液的酸堿性的不同影響物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱

該小題為開(kāi)放性試題。若能,根據(jù)題意K2FeO4在足量H2SO4溶液中會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe3+O2,最后溶液中不存在FeO42-,溶液振蕩后呈淺紫色一定是MnO4-的顏色,說(shuō)明FeO42-Mn2+氧化成MnO4-,所以該實(shí)驗(yàn)方案能證明氧化性FeO42-MnO4-。(或不能,因?yàn)槿芤?/span>b呈紫色,溶液b滴入MnSO4H2SO4的混合溶液中,cFeO42-變小,溶液的紫色也會(huì)變淺則設(shè)計(jì)一個(gè)空白對(duì)比的實(shí)驗(yàn)方案,方案為:向紫色溶液b中滴加過(guò)量稀H2SO4觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

1X的化學(xué)式為__

2)將E混合晶體溶于水配成溶液,向溶液中加入過(guò)量稀NaOH溶液時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為__。

3)高溫下,若在密閉容器中長(zhǎng)時(shí)間煅燒X,產(chǎn)物中還有另外一種氣體,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證之_。

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A.若用導(dǎo)線連接a、c,a為負(fù)極,該電極附近pH減小

B.若用導(dǎo)線連接a、c,c電極的電極反應(yīng)式為HxWO3 - xe- =WO3 + xH+

C.若用導(dǎo)線先連接a、c,再連接b、c,可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能向電能轉(zhuǎn)化

D.若用導(dǎo)線連接b、c, b電極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O

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【題目】鈦及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

(1)基態(tài)鈦原子的價(jià)電子排布式為_____,與鈦同周期的元素中,基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素分別是____(填元素符號(hào))。

(2)在濃的TiCl 3的鹽酸溶液中加入乙醚,并通入HCl至飽和,可得到配位數(shù)為6、組成為TiCl3·6H2O的綠色晶體,該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為15,則該配合物的化學(xué)式為______; 1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目_______

(3)半夾心結(jié)構(gòu)催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合,其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

①組成M的元素中,電負(fù)性最大的是_________(填名稱)

M中非金屬元素的第一電離能大小順序_________。

M中不含________(填代號(hào))

aπ bσ c.離子鍵 d.配位鍵

(4)金紅石(TiO 2)是含鈦的主要礦物之一。其晶胞是典型的四方晶系,結(jié)構(gòu)(晶胞中相同位置的原子相同)如圖所示。

AB、C的原子坐標(biāo)分別為A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),則D的原子坐標(biāo)為D(0.19a____,___);鈦氧鍵的鍵長(zhǎng)d=______(用代數(shù)式表示)。

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【題目】下列敘述正確的是()

A. NaCl的摩爾質(zhì)量是58.5gB. 64g氧氣中含有2mol

C. 4g氦氣中含有2mol氦原子D. 0.1molCO2中含有6.02×1022個(gè)CO2分子

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【題目】某學(xué)習(xí)小組為了驗(yàn)證SO2的還原性并測(cè)定產(chǎn)生SO2的質(zhì)量,組裝了下圖裝置。回答下列問(wèn)題:

1C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________,B裝置的名稱是_________,關(guān)于該套裝置說(shuō)法正確的是_________(填標(biāo)號(hào))。

a 組裝儀器、加入藥品后檢查氣密性 b 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和最后時(shí)均需要通入空氣

c 利用A、B裝置是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 d F、G中的堿石灰可以換為無(wú)水CaCl2

2)甲同學(xué)認(rèn)為很快可以看到D裝置的現(xiàn)象,他的依據(jù)是_________(用離子方程式表示)。乙同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)和甲同學(xué)預(yù)測(cè)的現(xiàn)象不一樣,先出現(xiàn)棕紅色,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后變?yōu)闇\綠色。于是查閱資料發(fā)現(xiàn)反應(yīng)分為兩步:

第一步:(快反應(yīng))

第二步:(慢反應(yīng))

如果需要驗(yàn)證第一步反應(yīng)是快反應(yīng),可以事先在D裝置中滴加數(shù)滴_________試劑,相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________

3)學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)后DF裝置中的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算SO2的質(zhì)量。D中加入足量的BaCl2溶液充分反應(yīng),經(jīng)過(guò)________操作,測(cè)得沉淀為m1g,F的質(zhì)量差為m2g,C中產(chǎn)生SO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為_________L。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中,仍然存在系統(tǒng)誤差的可能原因是______

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【題目】二氧化碳的捕集、利用與封存(CCUS)是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。CO2可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。在 2 L 的恒溫恒容密閉容器中,充入 2molCO2 6molH2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),測(cè)得 CO2 CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖:

(1) 3 min 15min,υ(H2)=____molL1min1;

(2)能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____填編號(hào))。

A. 反應(yīng)中 CO2 CH3OH 的物質(zhì)的量濃度之比為 11(即圖中交叉點(diǎn))

B. 混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化

C. 單位時(shí)間內(nèi)生成 1mol H2,同時(shí)生成 1mol CH3OH

D. 混合氣體的平均密度不隨時(shí)間的變化而變化

(3)平衡時(shí) CO2 的轉(zhuǎn)化率為 _____。

(4)平衡混合氣體中 CO2(g) H2(g)的物質(zhì)的量之比是 ______

(5) 3 分鐘時(shí)υ(CH3OH)______ 15 分鐘時(shí)υ(CH3OH)(、” “=”)

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【題目】下列離子方程式中,正確的是

A.已知電離平衡常數(shù):H2CO3HClOHCO3,向NaClO溶液中通入少量二氧化碳:ClO+CO2+ H2O =HClO+HCO3

B.硅酸鈉溶液與醋酸溶液混合: SiO32+ 2H+ = H2SiO3

C.從酸化的海帶灰浸出液中提取碘:2IH2O2I22OH

D.Ca(ClO)2溶液中通入過(guò)量的SO2氣體:ClOSO2H2O===HClOHSO

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A.

B.

C.

D.

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