【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集強氧化性、吸附、絮凝于一體的新型多功能處理劑,其生產(chǎn)工藝如圖所示:
已知K2FeO4具有下列性質(zhì):
①可溶于水、微溶于濃KOH溶液
②在0~5 ℃、強堿性溶液中比較穩(wěn)定
③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解
④在酸性至堿性條件下,能與水反應生成Fe(OH)3和O2
請完成下列填空:
(1)已知Cl2與KOH在較高溫度下反應生成KClO3。在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下,生產(chǎn)KClO應在溫度___________的情況下進行(填“較高”或“較低”)。
(2)生產(chǎn)K2FeO4的反應原理是:Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平),則該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______________。
(3)K2FeO4在弱堿性條件下能與水反應生成Fe(OH)3和O2,則該反應的化學方程式為________________。
(4)在“反應液Ⅰ”中加KOH固體的目的是___________。
A. 為下一步反應提供反應物
B. 與“反應液Ⅰ”中過量的Cl2繼續(xù)反應,生成更多的KClO
C. KOH固體溶解時會放出較多的熱量,有利于提高反應速率
D. 使副產(chǎn)物KClO3轉(zhuǎn)化為KCl
(5)制備K2FeO4時,須將90%的Fe(NO3)3溶液緩慢滴加到堿性的KClO濃溶液中,并且不斷攪拌。采用這種混合方式的原因是_______________________ (答出1條即可)。
(6)從“反應液Ⅱ”中分離出K2FeO4晶體后,可以得到的副產(chǎn)品有________ (寫化學式)。
(7)工業(yè)上常用“間接碘量法”測定高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的含量,其方法是:用堿性的碘化鉀溶液(pH為11~12)溶解3.96 g高鐵酸鉀樣品,調(diào)節(jié)pH為1,避光放置40分鐘至反應完全(高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子),再調(diào)節(jié)pH為3~4(弱酸性)。以1.0 mol/L的硫代硫酸鈉標準溶液為滴定劑進行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),當達到滴定終點時,用去硫代硫酸鈉標準溶液15.00 mL,則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分數(shù)為______________。
【答案】較低 3∶2 4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe(OH)3↓+3O2↑ AB 減少K2FeO4在過量Fe3+作用下的分解(或K2FeO4在低溫、強堿性溶液中比較穩(wěn)定) KNO3、KCl 25%
【解析】
足量Cl2通入和KOH溶液中,溫度低時發(fā)生反應Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,向溶液I中加入KOH,使氯氣完全反應,且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液,只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子,除去KCl,得到堿性的KClO濃溶液,向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液,發(fā)生反應2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,得到溶液II,純化得到濕產(chǎn)品,將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4。
(1)利用Fe(NO3)3與KClO制備K2FeO4,由信息可知溫度較高KOH與Cl2 反應生成KClO3;
(2)根據(jù)電子守恒計算;
(3)K2FeO4在弱堿性條件下能與水反應生成Fe(OH)3和O2,利用元素守恒可寫出化學方程式;
(4)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖,反應①中氯氣過量,過量的Cl2與KOH繼續(xù)反應,生成更多的KClO;
(5)由信息可知,K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解;
(6)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖,利用元素守恒可知,Fe(NO3)3與KClO在堿性條件下反應得溶液II中含有K2FeO4、KNO3和KCl;
(7)用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品,調(diào)節(jié)pH為1,高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應,高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子,碘離子被氧化成碘,根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系2FeO42-~3I2,再根據(jù)反應2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI,利用硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量可計算得高鐵酸鉀的質(zhì)量,進而確定質(zhì)量分數(shù)。
足量Cl2通入和KOH溶液中,溫度低時發(fā)生反應Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,向溶液I中加入KOH,使氯氣完全反應,且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液,只有堿性條件下ClO-離子才能和Fe3+發(fā)生氧化還原反應生成FeO42-,除去KCl得到堿性的KClO濃溶液,向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液,根據(jù)電子得失守恒可知發(fā)生反應方程式為:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,得到溶液II,純化得到濕產(chǎn)品,將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4。
(1)由工藝流程可知,利用Fe(OH)3與KClO制備K2FeO4,由信息可知溫度較高KOH與Cl2反應生成的是KClO3,在低溫下KOH與Cl2反應生成的是KClO,所以應選擇低溫較低;
(2)生產(chǎn)K2FeO4的反應原理是:Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平),F(xiàn)e(NO3)3為還原劑,KClO為氧化劑,根據(jù)得失電子守恒可知,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:2;
(3)K2FeO4在弱堿性條件下能與水反應生成Fe(OH)3和O2,反應的化學方程式為4K2FeO4+10H2O=8KOH+4 Fe(OH)3↓+3O2↑;
(4)A.Fe(NO3)3與KClO反應時,要消耗KOH,A正確;
B.根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖可知,第①步Cl2過量,加入KOH固體后會繼續(xù)反應生成KClO,B正確;
C.因溫度較高時KOH 與Cl2反應生成的是KClO3,而不是KClO,C錯誤;
D.KClO3轉(zhuǎn)化為 KCl,化合價只降低不升高,不符合氧化還原反應原理,D錯誤;
(5)信息可知,K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解,將90%的Fe(NO3)3溶液緩慢滴加到堿性的KClO濃溶液中,并且不斷攪拌,可以減少K2FeO4在過量Fe3+作用下的分解;
(6)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖,利用元素守恒可知,硝酸鐵與次氯酸鉀在堿性條件下反應得溶液II中含有高鐵酸鉀、硝酸鉀和氯化鉀,所以從溶液II中分離出K2FeO4后,同時得到副產(chǎn)品有KCl、KNO3;
(7)用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品,調(diào)節(jié)pH為1,高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應,高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子,碘離子被氧化成碘,根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系2FeO42-~3I2,再根據(jù)反應2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,得關(guān)系式2FeO42-~3I2~6Na2S2O3,所以高鐵酸鉀的質(zhì)量為×1.0mol/L×0.015L×198g/mol=0.99g,則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分數(shù)為×100%=25%。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】科學家已獲得了極具理論研究意義的N4分子,其結(jié)構(gòu)為正四面體(如圖所示),與白磷分子相似。氣態(tài)時,已知斷裂1mol N—N鍵吸收193kJ熱量,斷裂1mol N≡N鍵吸收941kJ熱量,則( )
A. N4與N2互稱為同位素 B. 1mol N4氣體轉(zhuǎn)化為N2時要吸收748kJ能量
C. N4是N2的同系物 D. 1mol N4氣體轉(zhuǎn)化為N2時要放出724kJ能量
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】一定條件下存在反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),其正反應放熱,F(xiàn)有三個體積相同的密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,按如下圖所示投料,并在400℃條件下開始反應。達到平衡時,下列說法正確的是( )
A. 容器I、Ⅲ中平衡常數(shù)相同
B. 容器II、Ⅲ中正反應速率相同
C. 容器Ⅱ、Ⅲ中的反應達平衡時,SO3的體積分數(shù):II 〈 III
D. 容器Ⅰ中SO2的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中SO3的轉(zhuǎn)化率之和小于1
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某校學生用下圖所示裝置進行實驗。以探究苯與溴發(fā)生反應的原理并分離提純反應的產(chǎn)物。
請回答下列問題:
(1)寫出裝置Ⅱ中發(fā)生的主要化學反應方程式____________________________,其中冷凝管所起的作用為導氣和________,Ⅳ中球形干燥管的作用是__________。
(2)實驗開始時,關(guān)閉K2、開啟K1和分液漏斗活塞,滴加苯和液溴的混合液,反應開始。Ⅲ中小試管內(nèi)苯的作用是_________________________。
(3)能說明苯與液溴發(fā)生了取代反應的現(xiàn)象是______________________。
(4)反應結(jié)束后,要讓裝置Ⅰ中的水倒吸入裝置Ⅱ中以除去裝置Ⅱ中殘余的HBr氣體。簡述如何實現(xiàn)這一操作:______________________________________。
(5)純凈的溴苯是無色油狀的液體,這個裝置制得的溴苯呈紅棕色,原因是里面混有______________,將三頸燒瓶內(nèi)反應后的液體依次進行下列實驗操作就可得到較純凈的溴苯。①用蒸餾水洗滌,振蕩,分液;②用__________洗滌,振蕩,分液;③蒸餾。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)實驗裝置進行的相應實驗,能達到實驗目的的是
圖(1) 圖(2)
圖(3) 圖(4)
A. 圖(1)用于除去CO2中的HCl氣體
B. 圖(2)表示已組裝的銅鋅原電池
C. 圖(3)用于測定某稀鹽酸的物質(zhì)的量濃度
D. 用圖(4)裝置制備Fe(OH)2并能較長時間觀察其顏色
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】X、Y、Z都是金屬,把X浸入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出,X和Y組成原電池時,Y為電池的負極。則X、Y、Z三種金屬的活動性順序為
A. X>Y>Z B. X>Z>Y
C. Y>X>Z D. Y>Z>X
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【題目】氧化鋅是一種常用添加劑,廣泛應用于塑料、合成橡膠、電池等產(chǎn)品的制造。一種利用氧化鋅煙灰制備活性氧化鋅的工藝流程如下:
已知:I.氧化鋅煙灰的主要化學組成如下:
元素組成 | Zn | Pb | Cu | Cl | F |
質(zhì)量分數(shù)% | 59.78 | 9.07 | 0.30 | 2.24 | 1.80 |
Ⅱ.浸出”時,大部分鋅元素以Zn(NH3)42+形式進入溶液,同時部分Pb、Cu、F元素也進入溶液中。
(1)氨的電子式______________________。
(2)“浸出”時,氧化鋅發(fā)生反應的離子方程式為_________________________________;“浸出”時溫度不宜過高,其原因為____________________________________________。
(3)若“浸出”后,所得溶液中c(F-)=0.02mol/L,向其中加入等體積的氯化鈣溶液(忽略溶液體積變化),使F-沉淀完全即溶液中c(F-)<10-5mol/L,則所加氯化鈣溶液的濃度度最小為___________。已知:Ksp(CaF2)=3.45×10-11
(4)“置換”時,所得置換渣中除了含Zn外,還含有___________;“凈化”時,利用活性炭___________性,除去溶液中殘留的有機物。
(5)“沉淀”時,可得到濾渣Zn(NH3)2Cl2。所加鹽酸過量時,會導致沉淀部分溶解甚至消失,其化學方程式為____________________________________________。
(6)“一次水解”時,產(chǎn)物為Zn(OH)xCly。取10.64g該水解產(chǎn)物,經(jīng)二次水解、煅燒后,可得活性氧化鋅8.1g(假設(shè)各步均轉(zhuǎn)化完全)。則一次水解產(chǎn)物的化學式為___________。
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【題目】已知:①A的產(chǎn)量通常用來衡量一個國家的石油化工水平;②2CH3CHO+O22CH3COOH,F(xiàn)以A為主要原料合成化合物E,其合成路線如圖1所示。回答下列問題:
(1)寫出下列物質(zhì)的官能團名稱:B:____________________;D:____________________。
(2)反應④的化學方程式為________________________________________________,反應類型:________。
(3)某學習小組設(shè)計物質(zhì)B催化氧化的實驗裝置如下,根據(jù)圖2裝置回答問題。
①裝置甲錐形瓶中盛放的固體藥品可能為________(填字母)。
A.Na2O2 B.KClC.Na2CO3 D.MnO2
②實驗過程中,丙裝置硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________。
③物質(zhì)B的催化氧化產(chǎn)物與葡萄糖具有相同的特征反應,將所得的氧化產(chǎn)物滴加到新制氫氧化銅懸濁液中加熱,現(xiàn)象為______________________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列試劑的保存方法錯誤的是( )
A.實驗室少量的鈉保存在煤油中
B.新制的氯水保存在棕色玻璃瓶中
C.漂白粉應密封保存
D.Na2CO3溶液保存在帶玻璃塞的試劑瓶中
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