【题目】高锰酸钾可用于生活消毒,是中学化学常见的氧化剂。工业上,用软锰矿制高锰酸钾的流程如下(部分条件和产物省略):
请回答下列问题:
(1)写出KOH的电子式 。
(2)写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要化学反应的方程式: 。
(3)从经济性考虑试剂X宜选择(填名称): 。上述流程中,设计步骤IV和V的目的是 。
(4)已知:常温下,。工业上,调节pH沉淀废水中Mn2+.当pH=10时,溶液中c(Mn2)= 。
(5)测定高锰酸钾样品纯度:向高锰酸钾溶液中滴定硫酸锰溶液,产生黑色沉淀。当溶液由紫红色刚好褪色且半分钟不变色,表明达到滴定终点。写出离子方程式: 。
(6)以惰性材料为电极,采用电解锰酸钾溶液的方法完成步骤III转化。
①阳极反应式为 。
②电解过程中,阴极附近电解质溶液的pH将 (填:增大、减小或不变)。
【答案】(14分)(1)
(2)2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(2分)
(3)石灰乳(或生石灰)(1分)
循环利用二氧化锰、氢氧化钾,提高原料利用率(2分)
(4)2.0×10-5mol·L-1(2分)
(5)2MnO4+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+(2分)
(6)①MnO42-e=MnO4(2分)②增大(2分)
【解析】
试题分析:软锰矿的主要成分为MnO2,由工艺流程转化关系可知,MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4,向K2MnO4溶液中通入CO2制备KMnO4、还生成K2CO3、MnO2,通过过滤,分离出二氧化锰,滤液中含KMnO4和K2CO3,根据KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸发结晶的方式可分离出高锰酸钾和碳酸钾,对粗高锰酸钾进行重结晶、干燥得到纯净的高锰酸钾;向碳酸钾溶液中加入石灰生成碳酸钙和氢氧化钾;
(1)KOH是离子型化合物,其电子式为;
(2)由工艺流程转化关系可知,MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4,根据元素守恒还应生成水.反应中锰元素由+4价升高为+6价,总升高2价,氧元素由0价降低为-2价,总共降低4价,化合价升降最小公倍数为4,所以MnO2系数2,O2系数为1,根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2,根据钾元素守恒确定KOH系数为4,根据氢元素守恒确定H2O系数为2,所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O;
(3)试剂X是将碳酸钾反应生成氢氧化钾,所以从经济性考虑试剂X宜选择石灰乳(或生石灰),上述流程中,步骤IV和V都是物质循环利用,其目的是循环利用二氧化锰、氢氧化钾,提高原料利用率;
(4)pH=10时c(OH-)=10-4mol/L,根据Ksp[Mn(OH)2]=c2(OH-)×c(Mn2+)可知,溶液中c(Mn2)=mol/L=2.0×10-5mol/L;
(5)用高锰酸钾溶液滴定硫酸锰溶液,产生黑色沉淀,发生反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+;
(6)电解锰酸钾溶液时,阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子,电极反应式为MnO42--e-=MnO4-,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,则阴极溶液的pH增大。
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【题目】短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A和C同族,B和D同族,C离子和B离子具有相同的电子层结构,A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性,C和E形成的化合物在水中呈中性.回答下列问题:
(1)五种元素中,原子半径最大的是 ,非金属性最强的是 (填元素符号);
(2)由A和B、D、E所形成的共价型化合物中,热稳定性最差的是____________(用化学式表示);
(3)A和E形成的化合物与A和B形成的化合物反应,产物的电子式为____________;
(4)E的最高价氧化物的水化物的化学式为____________;
(5)单质C在空气中燃烧的产物存在的化学键类型为 ;其反应化学方程式为 ;
(6)单质E与水反应的离子方程式为____________.
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【题目】利用如图装置,完成很多电化学实验.下列有关此装置的叙述中,正确的是( )
A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阴极保护法
B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可加快铁的腐蚀
C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动
D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,可用于铁表面镀铜,溶液中铜离子浓度将减小
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【题目】高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压.高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是( )
A.放电时每转移3mol电子,正极有1mol K2FeO4被氧化
B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3﹣3e﹣+5 OH﹣═FeO42﹣+4H2O
C.放电时正极附近溶液的碱性增强
D.放电时负极反应为:Zn﹣2e﹣+2OH﹣═Zn(OH)2
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【题目】某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验,以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c。其目的是_____________________________。
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是____________________。再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是 ___________________________。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是_____________。理由是_____________。
方案 | 反应物 |
甲 | Cu、浓HNO3 |
乙 | Cu、稀HNO3 |
丙 | Cu、O2、稀HNO3 |
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【题目】下列实验能获得成功的是
A.用溴水可以鉴别苯、CCl4、己烯
B.加浓溴水,然后过滤可除去苯中少量己烯
C.苯、溴水、铁粉混合制成溴苯
D.可用分液漏斗分离己烷和苯的混合物
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【题目】研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。
Ⅰ.NOx主要来源于汽车尾气。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.50 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2 CO2(g) △H=-566.00kJ·mol-1
(1)为了减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式_________________。
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0-15min)中NO的物质的量随时间变化的关系如右图所示。
①T℃时该化学反应的平衡常数K=_______________;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,平衡将_______移动。(填“向左”、“向右”或“不)
②图中a、b分别表示在一定温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是__________(填“a”或“b”)。
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是_______。
Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
(3)用纯碱溶液吸收SO2可将其转化为HSO3-。该反应的离子方程式是___________________。
(4)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-。物质A的化学式为_____________,阴极的电极反应式是________________________。
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【题目】X、Y、Z均为短周期元素,X元素的气态氢化物的水溶液滴入无色酚酞变红,Y元素的最外层电子数是次外层电子数的2倍,Z元素是短周期元素中原子半径最大的元素(He、Ne、Ar除外)。
(1)写出X的元素符号 ,其原子结构示意图为 。
(2)元素Y的最简单氢化物的化学式 。
(3)Z元素的最高价氧化物对应的水化物的电子式为 。
(4)X元素最高价氧化物对应的水化物与氧化铝反应的离子方程式为 。
(5)Y元素的最高价氧化物和Z元素的过氧化物发生氧化还原反应的化学方程式为 。
(6)在2 L密闭容器中进行下列反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0 (吸热),其他条件不变,只改变下列某一反应条件,分析化学反应速率的变化趋势并进行相关计算。
①增加C,化学反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)
②减小密闭容器的体积,化学反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)
③若起始时将2 mol CO充入容器发生反应,2S后测得CO2为0.6 mol,则2S内CO的平均反应速率为 。
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