8.錳(Mn)、鈷(Co)都是重要的過渡元素,其氧化物常用作化學(xué)反應(yīng)中的催化劑.
I、
(1)工業(yè)上用圖1所示裝置制備MnO2.接通電源后,A電極的電極反應(yīng)式為:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,當(dāng)生成1mol MnO2,則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m左-△m右)為89g.

(2)已知25℃、101kPa時(shí),Mn(s)+O2(g)═MnO2(s)△H=-520kJ•mol-1
S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-297kJ•mol-1
Mn(s)+S(s)+2O2(g)═MnSO4(s)△H=-1065kJ•mol-1,則SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式為MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)△H=-248kJ/mol.
II、利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如圖2:
(1)溶解還原過程中Co(OH)3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O;
(2)鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為+3;
(3)CoC2O4是制備鈷的氧化物的重要原料.二水合草酸鈷(CoC2O4•2H2O)在空氣中受熱 的質(zhì)量變化曲線如圖3所示,曲線中300℃及300℃以上所得固體均為鈷氧化物.
①通過計(jì)算確定C點(diǎn)剩余固體的化學(xué)成分為Co3O4(填化學(xué)式);
②寫出B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)與O2在225℃~300℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co3O4+6CO2

分析 Ⅰ(1)由裝置圖可知,B電極上有氣體生成,發(fā)生還原反應(yīng),應(yīng)是氫離子放電生成氫氣,A為陽極,陽極上是Mn2+失去電子得到MnO2,由電荷守恒可知還有H+生成,氫離子通過質(zhì)子交換膜移向右室,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移可知移向右室的氫離子生成氫氣,右室電解質(zhì)溶液質(zhì)量不變,兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為二氧化錳與移向右室氫離子的質(zhì)量;
(2)已知:①M(fèi)n(s)+O2(g)═MnO2(s)△H=-520kJ•mol-1
②S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-297kJ•mol-1
③Mn(s)+S(s)+2O2(g)═MnSO4(s)△H=-1065kJ•mol-1
由蓋斯定律③-②-①可得;
Ⅱ鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]用硫酸和亞硫酸鈉浸液,Co(OH)3、Fe(OH)3溶解,2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O;Fe(OH)3加硫酸溶解后為鐵離子,再與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子,在浸液中通入氧氣、加入氯酸鈉除鐵,純化處理,加入碳酸氫銨,得到CoCO3沉淀,煅燒后得到鈷的氧化物,據(jù)此分析.

解答 解:I (1)由裝置圖可知,B電極上有氣體生成,發(fā)生還原反應(yīng),應(yīng)是氫離子放電生成氫氣,A為陽極,陽極上是Mn2+失去電子得到MnO2,由電荷守恒可知還有H+生成,氫離子通過質(zhì)子交換膜移向右室,陽極電極反應(yīng)式為:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移可知移向右室的氫離子生成氫氣,右室電解質(zhì)溶液質(zhì)量不變,兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為二氧化錳與移向右室氫離子的質(zhì)量,當(dāng)制備1mol MnO2,轉(zhuǎn)移電子為2mol,則移向右室的氫離子為2mol,則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m-△m)為1mol×87g/mol+2mol×1g/mol=89g,
故答案為:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;89;
(2)已知:①M(fèi)n(s)+O2(g)═MnO2(s)△H=-520kJ•mol-1
②S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-297kJ•mol-1
③Mn(s)+S(s)+2O2(g)═MnSO4(s)△H=-1065kJ•mol-1
由蓋斯定律③-②-①可得MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)△H=-248kJ/mol;
故答案為:MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)△H=-248kJ/mol;
II(1)Co(OH)3溶解還原反應(yīng)為Co(OH)3、H+、SO32-的氧化還原反應(yīng),其離子反應(yīng)為2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O;
故答案為:2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O;
(2)由制備流程可知,加硫酸溶解后為鐵離子,再與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子,在浸液中通入氧氣時(shí)亞鐵離子被氧化為鐵離子,可知鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià);
故答案為:+3;
(3)①由圖可知,CoC2O4•2H2O的質(zhì)量為18.3g,其我知道可為0.1mol,Co元素質(zhì)量為5.9g,C點(diǎn)鈷氧化物質(zhì)量為8.03g,氧化物中氧元素質(zhì)量為8.03g-5.9g=2.13g,則氧化物中Co原子與O原子物質(zhì)的量之比為0.1mol:$\frac{2.13g}{16g/mol}$≈3:4,C的Co氧化物為Co3O4;
B點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量為14.7g,與其起始物質(zhì)的質(zhì)量相比減少18.3g-14.7g=3.6g,為結(jié)晶水的質(zhì)量,故B點(diǎn)物質(zhì)為CoC2O4,與氧氣反應(yīng)生成Co3O4與二氧化碳,反應(yīng)方程式為:3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co3O4+6CO2
故答案為:Co3O4;3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co3O4+6CO2

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備、蓋斯定律、化學(xué)反應(yīng)圖象的有關(guān)進(jìn)行計(jì)算,關(guān)鍵是根據(jù)質(zhì)量分析各點(diǎn)物質(zhì)的成分,注意利用守恒法計(jì)算,避免計(jì)算繁瑣,需要學(xué)生具備知識(shí)的基礎(chǔ),難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.利用如圖裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),一定不能得出相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是(  )
選項(xiàng)
A醋酸水溶液貝殼澄清石灰水先渾濁后澄清
B稀鹽酸石灰石飽和Na2CO3溶液出現(xiàn)渾濁
C濃鹽酸濃硫酸石蕊溶液出現(xiàn)紅色
D濃鹽酸Na2CO3CaCl2溶液先渾濁后澄清
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

20.有機(jī)化合物X、Y、A、B、C、D、E、F、G之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖.
已知以下信息:
①RCHO$\stackrel{HCN}{→}$RCHO$→_{△}^{H_{2}O/H+}$
②RCOOH$\stackrel{SOCl_{2}}{→}$$\stackrel{R'OH}{→}$RCOOR'(R、R'代表烴基)
③X在催化劑作用下可與H2反應(yīng)生成化合物Y.
④化合物F的核磁共振氫譜圖中只有一個(gè)吸收峰.
回答下列問題:
(1)X中含氧官能團(tuán)的名稱是醛基,X與HCN反應(yīng)生成A的反應(yīng)類型是加成反應(yīng).
(2)酯類化合物B的分子式是C15H14O3,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是
(3)X發(fā)生銀鏡反應(yīng)的化學(xué)方程式是+2Ag(NH32OH$\stackrel{水浴△}{→}$+2Ag↓+3NH3+H2O.
(4)G在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式是+2NaOH$\stackrel{△}{→}$++H2O.
(5)的同分異構(gòu)體中:①能發(fā)生水解反應(yīng);②能發(fā)生銀鏡反應(yīng);③能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應(yīng);④含氧官能團(tuán)處在對(duì)位.滿足上述條件的同分異構(gòu)體共有3種(不考慮立體異構(gòu)),寫出核磁共振氫譜圖中有五個(gè)吸收峰的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
(6)寫出以C2H5OH為原料合成乳酸()的路線(其他無機(jī)試劑任選).合成路線流程圖示例如下:
CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH$→_{濃硫酸,△}^{CH_{2}COOH}$CH3COOCH2CH3C2H5OH$→_{△}^{O_{2}/Cu}$CH3CHO$\stackrel{HCN}{→}$CH3CH(OH)CN$→_{△}^{H_{2}O/H+}$

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.如圖所示,下列實(shí)驗(yàn)操作與方法不正確的是( 。
A.
 過濾
B. 
檢查容量瓶是否漏水
C.
 氣密性檢查
D. 
蒸發(fā)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.以FeBr2溶液為原料回收溴,并制取鐵紅,某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如圖:

請(qǐng)回答:
(1)a過程反應(yīng)的離子方程式2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
(2)熱空氣的作用是從溶液中吹出溴蒸氣.
(3)b過程反應(yīng)的離子方程式Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

13.有機(jī)物A結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(),B與A互為同分異構(gòu)體,B滿足下列要求的同分異構(gòu)種類為6種.
①含有鄰二取代苯環(huán)結(jié)構(gòu),不具有1、2、3-三取代苯結(jié)構(gòu).
②1mol該同分異構(gòu)體能與2molNaOH發(fā)生反應(yīng).
③不與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng).
④能與金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生H2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

20.現(xiàn)擬在實(shí)驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂(Mg3N2).已知實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):
①2Mg+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO                        ②3Mg+N2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg3N2
③2Mg+CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+C                  ④Mg+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H2
⑤Mg3N2+6H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mg(OH)2↓+2NH3↑   
所需裝置和藥品如圖所示(鎂粉、銅粉均已干燥,裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是完全的,整套裝置的末端與干燥管相連).回答下列問題:

(1)連接并檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性.實(shí)驗(yàn)開始時(shí),打開自來水的開關(guān),將空氣從儲(chǔ)氣瓶壓入反應(yīng)裝置,則氣流流經(jīng)導(dǎo)管的順序是(填字母代號(hào))
i→j→h→g→d→c→k→l→a→b.
(2)裝置B的目的是除氣流中的水蒸汽、裝置C的目的是除去空氣中的CO2、裝置E的目的是除去空氣中的氧氣.
(3)通氣后,能否同時(shí)點(diǎn)燃A、E裝置的酒精燈?(填“能、不能”)不能,原因因?yàn)锳裝置沒有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO2、水蒸氣等與鎂反應(yīng),制得的氮化鎂將不純.
(4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證產(chǎn)物是氮化鎂:將產(chǎn)物取少量置于試管中,加入適量水,將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口,如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍(lán),則說明產(chǎn)物是氮化鎂.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.下列判斷合理的是
①硫酸、燒堿、純堿和生石灰分別屬于酸、堿、鹽和氧化物
②能電離出金屬離子和酸根離子的化合物都是鹽
③金屬氧化物一定是堿性氧化物
④根據(jù)分散系是否具有丁達(dá)爾現(xiàn)象,將分散系分為溶液、膠體和濁液
⑤根據(jù)反應(yīng)中是否有電子的轉(zhuǎn)移,將化學(xué)反應(yīng)分為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)
⑥稀釋濃H2SO4時(shí),將水慢慢倒入濃H2SO4中,并不斷攪拌( 。
A.只有②④⑥B.只有③④⑥C.只有①③⑤D.只有①②⑤

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.如圖所示裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:Cu+2H+=Cu2++H2↑,下列說法錯(cuò)誤的是( 。
A.a、b可能是同種材料的電極
B.該裝置可能是電解池,電解質(zhì)溶液為稀硫酸
C.該裝置可能是Cu-Ag原電池,電解質(zhì)溶液為稀硝酸
D.該裝置中通過2 mol電子時(shí),溶液質(zhì)量增加62g

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