【题目】粉煤灰是燃煤产生的重要污染物,主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物质。综合利用粉煤灰不仅能够防止环境污染,还能获得纳米Fe2O3等重要物质。
已知:
i)伯胺R-NH2能与Fe3+反应:3R-NH2+Fe3++SO42-+H2OFe(NH2-R)3(OH)SO4+H+生成易溶于煤油的产物。
ii)Fe3+在水溶液中能与Cl-反应:Fe3++6Cl-[FeCl6]3-,回答下列问题:
(1)过程I对煤粉灰进行酸浸过滤后,滤渣的主要成分是_____________。
(2)写出过程Ⅱ加入过量H2O2发生的离子方程式_____________。加入伯胺-煤油对浸取液进行分离,该操作的名称是_____________。
(3)从化学平衡角度解释过程Ⅲ利用NaCl溶液进行反萃取的原理_____________。
(4)过程Ⅳ中过量的N2H4将水层2中[FeCl6]3-转化为Fe2+,得到的Fe2+再被O2氧化为FeOOH,其中第一步的离子方程式为4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5++24Cl-,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。
(5)在常压用纳米Fe2O3电化学法合成氨的装置如图所示。已知电解液为熔融NaOH-KOH,纳米Fe2O3在阴极发生电极反应分两步进行:
第一步:Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-;
第二步:2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3。
则该电解池发生总反应的化学方程式为___________________________________,纳米Fe2O3在电解过程中所起的作用是___________________________________。
(6)某特殊的磁流体材料,其化学式通式为KxFeO2(其组成可理解为aK2O·bFeO·cFe2O3),若x平均值为1.3,则磁流体中Fe3+和Fe2+的质量之比为___________。
【答案】SiO2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 萃取、分液 Fe3++6Cl-[FeCl6]3-,Cl-结合Fe3+,Fe3+浓度减小,促使3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O
Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+平衡逆向移动,实现反萃取 4:1 2N2+6H2O
2NH3+3O2 催化剂 7:3
【解析】
粉煤灰中Al2O3、Fe2O3、Fe3O4与硫酸反应生成可溶性硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁,SiO2与硫酸不反应,过滤后的滤渣成分是SiO2;滤液中的Fe2+被过氧化氢氧化为Fe3+,伯胺R-NH2能与Fe3+反应生成易溶于煤油的产物,分液后Fe(NH2-R)3(OH)SO4存在煤油中,有机层加入氯化钠溶液反萃取,发生Fe3++6Cl-[FeCl6]3-,[FeCl6]3-中加入过量N2H4生成Fe2+,通入适量氧气氧化为FeOOH,煅烧生成纳米Fe2O3。
(1)过程I对煤粉灰进行酸浸过滤后,SiO2与硫酸不反应,过滤后的滤渣成分是SiO2。
(2)过程Ⅱ加入过量H2O2把Fe2+被过氧化氢氧化为Fe3+,反应的离子方程式是2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++ 2H2O。加入伯胺-煤油对浸取液进行分离,Fe(NH2-R)3(OH)SO4进入煤油层,该操作的名称是萃取、分液。
(3)加入NaCl溶液,发生反应Fe3++6Cl-[FeCl6]3-,Cl-结合Fe3+,Fe3+浓度减小,促使3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O
Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+平衡逆向移动,实现反萃取。
(4)4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5++24Cl-,该反应中Fe元素化合价由+3降低为+2,[FeCl6]3-是氧化剂,N元素化合价由-2升高为0,N2H4是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1。
(5)电解液为熔融NaOH-KOH,纳米Fe2O3在阴极发生电极反应分两步进行:第一步:Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-,第二步:2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3。阴极反应为N2+6H2O+6e-=2NH3+6OH-;阳极反应是4OH--4e-=2H2O+O2,根据电子守恒,该电解池发生总反应的化学方程式为2N2+6H2O2NH3+3O2,总反应没有消耗纳米Fe2O3,所以纳米Fe2O3在电解过程中所起的作用是催化剂。
(6)化学式通式为KxFeO2,根据化合价代数和等于0,设Fe3+为y个,则Fe2+为(1-y)个,若x平均值为1.3,1.3×1+3y+2(1-y)-2×2=0,y=0.7,则磁流体中Fe3+和Fe2+的质量之比为0.7:0.3=7:3。
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【题目】下列说法中不正确的是( )
A.1 mol CH≡CH可以与Br2发生加成反应,消耗2 mol Br2
B.苯的邻位二元取代物只有一种可以说明苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键的交替结构
C.甲苯()中所有原子都在同一平面内
D.己烷的沸点高于2-甲基戊烷
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【题目】H2和I2在一定条件下能发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),生成2molHI(g)反应放出热量akJ,已知(a、b、c均大于零),下列说法正确的是( )
A.反应物的总能量低于生成物的总能量
B.断开1molH—H键和1molI—I键所需能量大于断开2molH—I键所需能量
C.向密闭容器中加入2molH2和2molI2,充分反应后放出的热量等于2akJ
D.断开2molH—I键所需能量为(c+b+a)kJ
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【题目】工业上通常采取CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)
(1)已知某温度和压强下
①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
③2CH2OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6kJ·mol-1
则在相同温度和压强下,CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式__________。若反应生成6.4g甲醇,则转移电子的物质的量为__________。
(2)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如图1,用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池负极的电极反应式__________。
②若利用该燃料电池提供电源,与图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件应是__________极(填“A”或“B”);当铁件的质量增重6.4g时,燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为__________L。
(3)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+氧化成Co3+,然后将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯除去Co2+)现用如图2所示装置模拟上述过程,则Co2+在阳极的电极反应式为__________。除去甲醇的离子方程式为__________。
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【题目】温度为T1时,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应 2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0。实验测得:υ正=υ(NO2)消耗=k正c2(NO2),υ逆=υ(NO)消耗=2υ(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是( )
容器编号 | 物质的起始浓度(mol·L-1) | 物质的平衡浓度(mol·L-1) | ||
c(NO2) | c(NO) | c(O2) | c(O2) | |
Ⅰ | 0.6 | 0 | 0 | 0.2 |
Ⅱ | 0.3 | 0.5 | 0.2 | |
Ⅲ | 0 | 0.5 | 0.35 |
A.反应达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为1∶1
B.反应达平衡时,容器Ⅱ中 比容器Ⅰ中的大
C.反应达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数大于50%
D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2>T1
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【题目】有下列各组物质:(A)O2和O3;(B)23592U和23892U;(C) CH3CH2CH2CH3和;(D)
和
;(E)甲烷和新戊烷。
(1)__________组两物质互为同位素;
(2)__________组两物质互为同素异形体;
(3)__________组两物质互为同系物;
(4)__________组两物质互为同分异构体。
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【题目】K2FeO4 在水中不稳定,发生反应:4FeO +10H2O
4Fe(OH)3(胶体)+8OH- +3O2
,其稳定性与温度(T)和溶液 pH 的关系分别如图所示。下列说法正确的是
图 IK2FeO4 的稳定性与温度的关系 图 IIK2FeO4 的稳定性与溶液 pH 的关系
A.由图 I 可知 K2FeO4 的稳定性随温度的升高而升高B.由图 II 可知图中 a>c
C.由图 I 可知温度:T1>T2>T3D.由图 I 可知上述反应ΔH<0
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【题目】室温时,向 20 mL 0.1 mol·L 1 的两种酸 HA、HB 中分别滴加0.1 mol·L 1 NaOH 溶液, 其 pH 变化分别对应下图中的 I、II。下列说法不正确的是( )
A.向 NaA 溶液中滴加 HB 可产生 HA
B.滴加 NaOH 溶液至 pH=7 时,两种溶液中 c(A-)=c(B-)
C.a 点,溶液中微粒浓度:c(A-) > c(Na+)
D.滴加 20 mL NaOH 溶液时,I 中 H2O 的电离程度大于 II 中
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【题目】在通风橱中进行下列实验:
步骤 | |||
现象 | Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色 | Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止 | Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡 |
下列说法不正确的是
A. I中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2=2NO2
B. II中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C. 对比I、II中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D. 针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
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