工业上利用含有一定浓度的I2和CuSO4溶液的工业废水制备饲料添加剂Ca(IO3)2,其生产流程如下:
已知:Ca(IO3)2微溶于水,溶于硝酸;Ksp(CuI)=1.1×10-12, Ksp(Cu2S)=2.5×10-48;
氧化性: HNO3>IO3—>H2O2
(1)“还原”过程中主要反应的化学方程式为:2Na2S2O3+I2 = + 2NaI。
(2)在还原过程还伴随有CuI生成,写出加入Na2S的离子反应方程式 。
(3)在氧化过程中先加入H2O2再加入浓硝酸,而不直接加入浓硝酸的目的是 。
(4)加入的石灰乳在溶液中反应而得到Ca(IO3)2,则要调节pH至 (填“酸性” 或“中性”或“碱性”),原因是 。
(5)Ca(IO3)2也可用电化学氧化法制取:先充分电解KI溶液,然后在电解后的溶液中加入CaCl2,最后过滤得到Ca(IO3)2。写出电解时阳极发生的电极反应方程式 ,用该方法制取Ca(IO3)2,每1kg碘化钾理论上可生产纯度为97.8%Ca(IO3)2的质量为 ____kg(计算结果保留3位有效数字)。
(1) Na2S4O6 (2分)
(2)2CuI(s)+S2—=Cu2S(s)+2I— (3分)
(3)减少氧化过程中生成的氮的氧化物的污染 (2分)
(4)中性 (2分)Ca(IO3)2在硝酸溶液中溶解,故要中和过量的酸;在碱性溶液中,会混有微溶的Ca(OH)2造成产品不纯。 (2分)
(5)3H2O+I— -6e—=IO3—+6H+ (3分) ; 1.20(2分)
解析试题分析: (1)该过程称之为还原过程,可以肯定发生了氧化还原反应,所以根据方程式中的I的化合价降低可以知道,Na2S2O3 的中S的化合价升高,再根据Na、O原子守恒可以配平该方程式为2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+ 2NaI,还可以根据写出的化学方程式用电子得失配平验证。此处的难点关键在于缺项物质为中学阶段没接触过的连四硫酸钠,所以可能会出现想不到或是不敢写的情况,只要大胆利用所学的原则配平就可以了。
(2)还原过程中已经说明有沉淀CuI生成了,所以加入Na2S还会发生反应,则应该是通过已知条件中的沉淀溶解平衡常数进行比较得出结论,比较之下Cu2S比 CuI更加难溶,所以此时会发生沉淀转化,所以发生的反应方程式书写要按照沉淀溶解平衡的格式书写,方程式为2CuI(s)+S2—(aq)=Cu2S(s)+2I—(aq)。
(3)氧化步骤加入的H2O2 和浓硝酸起到氧化的目的,但是浓硝酸参与的反应容易产生氮氧化物污染环境,所以先加入过氧化氢。由于氧化性顺序HNO3>IO3—>H2O2 ,所以加入的过氧化氢只能把I-氧化为IO3- ,要使I2继续被氧化为IO3- ,还需要再加入浓硝酸,使浓硝酸反应更加完全,从而减少过程中氮氧化物的污染。
(4)加入石灰乳目的是反应得到Ca(IO3)2 ,且通过操作可以看出反应后要使Ca(IO3)2 尽可能多得以晶体形式析出,而Ca(IO3)2溶于硝酸,所以必须调节pH值把过量的硝酸中和掉,且加入的石灰乳不能过量,过量则会混入石灰乳沉淀杂质,所以应该调节pH至中性。
(5)用KI溶液电解制备Ca(IO3)2 溶液,则I-需要发生氧化反应在阳极放电生成IO3-,电解液是非碱性的,所以根据O原子守恒,IO3—中的O一定来源于H2O中,从而生成了H+,所以电极反应式为:3H2O+I— -6e—=IO3—+6H+ ;计算碘化钾的质量可以采用I原子守恒计算,所以有1/2n(KI)= n(Ca(IO3)2)=1000/166mol,m产品=M(Ca(IO3)2)×n(Ca(IO3)2)÷97.8%=390g/mol×1000/166mol÷97.8%≈1200g=1.20kg。
考点:本题考查的是化学工艺流程,涉及到了陌生的氧化还原反应缺项配平、沉淀转化、环境问题、PH调节、电化学基础、转化计算等内容。
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
2013年底,上海青浦发生一家三口误食亚硝酸盐造成两男孩身亡的惨剧。常见的亚硝酸盐主要是亚硝酸钠(NaNO2),它是一种白色不透明晶体,虽然形状很像食盐,而且有咸味,但有毒。亚硝酸钠和氯化钠的部分资料如下表:
| 亚硝酸钠(NaNO2) | 氯化钠(NaCl) |
水溶性 | 易溶,溶液呈弱碱性 | 易溶,溶液呈中性 |
熔点 | 271℃ | 801℃ |
沸点 | 320℃会分解 | 1413℃ |
跟稀盐酸作用 | 有红棕色的NO2气体放出 | 无反应 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
Ⅰ.某实验A小组设计生产亚氯酸钠(NaClO2)的主要流程如图,
已知NaClO2是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。
(1)双氧水的电子式为 ,装置Ⅰ中发生反应的还原剂是 (填化学式)。
(2)A的化学式是 ,装置Ⅲ电解池中A在 极区产生,若装置Ⅲ中生成气体a为 11.2 L(标准状况),则理论上通过电解池的电量为 (已知法拉第常数F="9.65×l" 04C· mol-1)。
(3)装置Ⅱ中反应的离子方程式是 。
Ⅱ.某实验B小组测定金属锡合金样品的纯度(仅含少量锌和铜,组成均匀),将样品溶于足量盐酸: Sn+ 2HCl=SnCl2+H2↑,过滤,洗涤。将滤液和洗涤液合并再加过量的FeCl3溶液。最后可用一定浓度的K2Cr2O7酸性溶液滴定生成的Fe2+,此时还原产物为Cr3+。现有锡合金试样1.23g,经上述反应、操作后,共用去0.200mol/L的K2Cr2O7的酸性溶液15.00mL。
(4) 列式计算样品中锡的质量分数。
(5)用上述样品模拟工业上电解精炼锡,如图:
b极发生电极反应式 ,当得到11.90g纯锡时,电解质溶液质量减轻0.54g,则锡合金质量减少_______ g(结果保留一位小数)。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:______C+________K2Cr2O7+________——________CO2↑+________K2SO4+________Cr2(SO4)3+________H2O。
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述化学方程式上标出该反应电子转移的方向与数目。
(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是_________________________________________________________。
②由MgO可制成“镁-次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图(a)所示,该电池反应的离子方程式为________________________________________。
(a) (b) (c)
(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。
①该反应的平衡常数表达式为K=________。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图(b)所示,则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。
③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图(c)所示,曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“>”“<”或“=”)。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
已知 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,因此Na2O2可在呼吸面具和潜水艇里作供氧剂。
(1)请在答卷上用双线桥法标出上述方程式的电子转移方向和数目。
(2) 是还原剂, 是还原产物。
(3)若转移3mol电子,则所产生的氧气在标准状况下的体积为 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:(将配平后的系数填在横线上)
__ C+ __ KMnO4+ ___ H2SO4→___CO2↑+ ___MnSO4 + ___K2SO4+ ___H2O
当反应中有2.408×1024个电子发生转移时,还原剂的质量为
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下两组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | x | 2.0 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2.0 | 1.0 | 0.4 | 1.6 | 3 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
(1)工业上制备ClO2的反应原理为2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl。
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是________。
A.只有还原性 | B.还原性和酸性 | C.只有氧化性 | D.氧化性和酸性 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
实验室可用KMnO4固体和浓盐酸反应制氯气,反应的化学方程式如下:
2KMnO4+16HCl(浓) =2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(1)该反应中氧化剂是_____________,还原剂是__________________。
(2)若反应中有0.20 mol 电子发生转移,生成氯气的体积为 (标准状况),被氧化的HCl的物质的量是 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
KClO3和浓HCl在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其反应可表述为:
KClO3+ HCl(浓)= KCl+ ClO2+ Cl2+ H2O
(1)配平以上化学方程式(化学计量数填入划线上)并用双线桥标出电子转移的方向和数目。
(2)反应中的氧化剂是 , ClO2是反应的 (填氧化或还原)产物。
(3)反应产生0.1 mol Cl2,则转移的电子的物质的量为 mol。
(4)ClO2具有很强的氧化性,因此可被用来做消毒剂,若ClO2作消毒剂后其自身转化为Cl-,则其消毒的效率(以单位物质的量得到电子数表示)是Cl2的 倍。
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