- 硫酸亚铁铵的制备
- 共1066题
最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如图1所示：
（1）分解池中发生分解反应的物质是______．
（2）在合成塔中，若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式______．
（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300℃的温度，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是______．
②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符______（选填字母）．
a．过滤b．分液c．蒸馏
③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外，还包括______．
（4）图2是甲醇燃料电池的结构示意图．已知电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O．通入a-端的电极是______（填“正极”或“负极”），负极发生的电极反应是______．
正确答案
解：（1）高温水蒸气，碳酸氢钾受热可分解成碳酸钾、二氧化碳和水，方程式为：2KHCO3
（2）2.2kgCO2的物质的量为：n=
故答案为：CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.47kJ/mol；
（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，但温度越高，反应越快，所以实际生产中采用300°C的温度，是因为在用300°C时，催化剂活性最大，反应速率最快，故采用此温度，
故答案为：考虑反应快慢；
②从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液，甲醇与水互溶，沸点相差大，可用蒸馏的方法分离，故答案为：c；
③从反应流程来看，分解池需要高温水蒸气，而合成塔温度在300°C，故分离出甲醇后，水蒸气可循环利用，故答案为：高温水蒸气；
（4）燃料电池中，负极上是燃料失电子发生氧化反应，正极上是氧化剂得电子发生还原反应，通过图片知，氢离子从左向右移动，说明a处通入的是甲醇，甲醇反应生成氢离子，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，氢离子到达b处和氧气反应生成水，所以b处通入的物质是氧气，氧气得电子发生还原反应，
故答案为：负极；CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
解析
解：（1）高温水蒸气，碳酸氢钾受热可分解成碳酸钾、二氧化碳和水，方程式为：2KHCO3
（2）2.2kgCO2的物质的量为：n=
故答案为：CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.47kJ/mol；
（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，但温度越高，反应越快，所以实际生产中采用300°C的温度，是因为在用300°C时，催化剂活性最大，反应速率最快，故采用此温度，
故答案为：考虑反应快慢；
②从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液，甲醇与水互溶，沸点相差大，可用蒸馏的方法分离，故答案为：c；
③从反应流程来看，分解池需要高温水蒸气，而合成塔温度在300°C，故分离出甲醇后，水蒸气可循环利用，故答案为：高温水蒸气；
（4）燃料电池中，负极上是燃料失电子发生氧化反应，正极上是氧化剂得电子发生还原反应，通过图片知，氢离子从左向右移动，说明a处通入的是甲醇，甲醇反应生成氢离子，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，氢离子到达b处和氧气反应生成水，所以b处通入的物质是氧气，氧气得电子发生还原反应，
故答案为：负极；CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
请填写下列空白：
（1）烧瓶a中发生的是乙醇的脱水反应，即消去反应，反应温度是170℃，并且该反应要求温度迅速升高到170℃，否则容易发生副反应．请写出乙醇发生消去反应的方程式______．
（2）写出制备1，2-二溴乙烷的化学方程式：______．
（3）安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞．请回答发生堵塞时瓶b中的现象：______．
（4）容器c中NaOH溶液的作用是：______．
（5）某学生做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量比正常情况下超出许多，如果装置的气密性没有问题，试分析其可能的原因______．
正确答案
解：实验原理：乙醇和浓硫酸反应主要生成乙烯气体，浓硫酸有强氧化性和脱水性，所以还可能混有碳和浓硫酸反应生成的CO2和SO2气体，b为安全瓶，c为净化除杂装置，d为乙烯和溴的反应装置，e为尾气吸收装置，
（1）实验室中用乙醇和浓硫酸在170℃来制取乙烯，反应的方程式为CH3CH2OH
故答案为：CH3CH2OH
（2）乙烯和溴单质的加成反应来制得1，2-二溴乙烷，反应方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br，
故答案为：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
（3）试管d发生堵塞时，b中压强不断增大，会导致b中水面下降，玻璃管中的水柱上升，甚至溢出，
故答案为：b中水面会下降，玻璃管中的水面会上升，甚至溢出；
（4）a中浓硫酸可以使部分乙醇脱水，生成碳，碳和浓硫酸反应生成H2O、CO2和SO2气体，混合气体通过c瓶，CO2和SO2气体被氢氧化钠吸收，
故答案为：除去乙烯中带出的酸性气体或答二氧化碳、二氧化硫；
（5）当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常情况下超过许多的原因可能是乙烯发生（或通过液溴）速度过快，导致大部分乙烯没有和溴发生反应；此外，也可能是实验过程中，乙烯和浓硫酸的混合液没有迅速达到170℃而生成了乙醚等，
故答案为：乙烯发生（或通过液溴）速度过快；实验过程中，乙烯和浓硫酸的混合液没有迅速达到170℃．
解析
解：实验原理：乙醇和浓硫酸反应主要生成乙烯气体，浓硫酸有强氧化性和脱水性，所以还可能混有碳和浓硫酸反应生成的CO2和SO2气体，b为安全瓶，c为净化除杂装置，d为乙烯和溴的反应装置，e为尾气吸收装置，
（1）实验室中用乙醇和浓硫酸在170℃来制取乙烯，反应的方程式为CH3CH2OH
故答案为：CH3CH2OH
（2）乙烯和溴单质的加成反应来制得1，2-二溴乙烷，反应方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br，
故答案为：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
（3）试管d发生堵塞时，b中压强不断增大，会导致b中水面下降，玻璃管中的水柱上升，甚至溢出，
故答案为：b中水面会下降，玻璃管中的水面会上升，甚至溢出；
（4）a中浓硫酸可以使部分乙醇脱水，生成碳，碳和浓硫酸反应生成H2O、CO2和SO2气体，混合气体通过c瓶，CO2和SO2气体被氢氧化钠吸收，
故答案为：除去乙烯中带出的酸性气体或答二氧化碳、二氧化硫；
（5）当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常情况下超过许多的原因可能是乙烯发生（或通过液溴）速度过快，导致大部分乙烯没有和溴发生反应；此外，也可能是实验过程中，乙烯和浓硫酸的混合液没有迅速达到170℃而生成了乙醚等，
故答案为：乙烯发生（或通过液溴）速度过快；实验过程中，乙烯和浓硫酸的混合液没有迅速达到170℃．
制备过程中还有CH3COOH+AlCl3→CH3COOAlCl2+HCl↑等副反应．
主要实验装置和步骤如下：
（Ⅰ）合成：在三颈瓶中加入20g无水AlCl3和30ml无水苯．边搅拌边慢慢滴加6ml乙酸酐和10ml无水苯的混合液．滴加完毕后加热1小时．
（Ⅱ）分离与提纯：
①边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸与冰水混合液，分离得到有机层
②水层用苯萃取，分液
③将①②所得有机层合并，洗涤、干燥、蒸去苯，得到苯乙酮粗产品
④蒸馏粗产品得到苯乙酮．回答下列问题：
（1）装置c的作用：______；装置d中漏斗的作用：______．
（2）分离和提纯操作中②的目的是______．该操作中不能用乙醇萃取的原因是______．
（3）使用分液漏斗萃取时，先______后加入待萃取液和萃取剂，经振摇、分层．分离上下层液体时，苯层在______层．取出操作为______．
正确答案
解：（1）装置c是冷凝管，可将受热挥发出的苯蒸汽冷凝重新回流到反应容器中，可提高原料的利用率，也减轻生成物的分离提纯难度，d装置是利用倒置的三角漏斗收集苯乙酮，即增大了接受面积，也达到防倒吸的目的，故答案为：冷凝回流原料；防止倒吸；
（2）水层用苯萃取并分液的目的是把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失，由于乙醇能与水混溶不分层，所以不能用酒精代替苯进行萃取操作，故答案为：把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失；乙醇与水混溶；
（3）用苯萃取时因苯的密度小，振荡静置分层后，苯层在上层，打开分液漏斗下面的活塞，只能让下层液体流出，上层苯层从从分液漏斗上口倒出，故答案为：上；从分液漏斗上口倒出，
故答案为：检漏；放气；打开上口玻璃塞；
解析
解：（1）装置c是冷凝管，可将受热挥发出的苯蒸汽冷凝重新回流到反应容器中，可提高原料的利用率，也减轻生成物的分离提纯难度，d装置是利用倒置的三角漏斗收集苯乙酮，即增大了接受面积，也达到防倒吸的目的，故答案为：冷凝回流原料；防止倒吸；
（2）水层用苯萃取并分液的目的是把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失，由于乙醇能与水混溶不分层，所以不能用酒精代替苯进行萃取操作，故答案为：把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失；乙醇与水混溶；
（3）用苯萃取时因苯的密度小，振荡静置分层后，苯层在上层，打开分液漏斗下面的活塞，只能让下层液体流出，上层苯层从从分液漏斗上口倒出，故答案为：上；从分液漏斗上口倒出，
故答案为：检漏；放气；打开上口玻璃塞；
食盐中的加碘剂选用的是碘酸钾（KIO3）而不是碘化钾（KI）．实验室可用采用如图1实验流程制备碘酸钾．
（1）操作①和操作③的名称分别为______、______．操作②所用到的玻璃仪器有______．
（2）由单质碘制备碘酸钾的离子方程式为______．
（3）问题讨论：在选择试剂X时，甲同学只选择了H2O2，乙同学除了选择H2O2外还加入了少量H2SO4，并做如下实验：
①根据乙同学选择的试剂X，写出M→N离子方程式______；
②由甲、乙两同学的实验结果，你能得到的结论是：______．
（4）实验探究：受（3）实验的启发，甲、乙同学继续探究KI固体在空气中放置变质的原因．
甲同学认为：KI变质只与空气中的O2和H2O有关；
乙同学认为：KI变质除了与O2和H2O有关外，还应与空气中的某种气体成分Y有关．
甲、乙同学分别用如图2所示装置进行实验，一段时间后取出燃烧匙中的固体，在试管中溶于淀粉溶液，结构发现甲同学试管中溶液未变蓝，而乙同学试管中溶液明显变蓝．
①气体Y为______（填化学式）．
②KI固体在空气中变质的化学方程式为______．
正确答案
解：（1）根据图1可知，操作①是将海带灰悬浊液中不溶物与溶液分离，其操作方法为过滤；操作③是将碘单质与四氯化碳分离，由于碘单质易溶于四氯化碳溶液，所以需要通过蒸馏操作完成；
操作②的目的是将碘单质从混合液中分离出来，可通过分液存在完成，使用的主要仪器为分液漏斗，
故答案为：过滤；蒸馏；烧杯、分液漏斗；
（2）根据制备流程可知，碘单质与氯气、氢氧根离子反应生成碘酸钾、氯离子和水，反应的离子方程式为：I2+5Cl2+12OH-=2IO3-+10Cl-+6H2O，
故答案为：I2+5Cl2+12OH-=2IO3-+10Cl-+6H2O；
（3）①乙同学选用试剂X为双氧水，溶液M中含有碘离子，碘离子被双氧水氧化成碘单质，反应的离子方程式为：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O，
故答案为：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O；
②根据表中信息可知，在酸性条件下，双氧水更容易氧化碘离子，所以得出的结论为：溶液的酸碱性会影响H2O2的氧化能力，
故答案为：溶液的酸碱性会影响H2O2的氧化能力；
（4）①酸性条件下，碘离子可被氧化，则KI变质除了与O2和H2O有关外，还应与空气中的某种气体成分Y有关，则Y应为CO2，故答案为：CO2；
②KI固体在空气中变质，与氧气、水、二氧化碳反应生成碳酸钾、碘，反应的方程式为4KI+O2+2CO2=2K2CO3+I2，故答案为：4KI+O2+2CO2=2K2CO3+I2．
解析
解：（1）根据图1可知，操作①是将海带灰悬浊液中不溶物与溶液分离，其操作方法为过滤；操作③是将碘单质与四氯化碳分离，由于碘单质易溶于四氯化碳溶液，所以需要通过蒸馏操作完成；
操作②的目的是将碘单质从混合液中分离出来，可通过分液存在完成，使用的主要仪器为分液漏斗，
故答案为：过滤；蒸馏；烧杯、分液漏斗；
（2）根据制备流程可知，碘单质与氯气、氢氧根离子反应生成碘酸钾、氯离子和水，反应的离子方程式为：I2+5Cl2+12OH-=2IO3-+10Cl-+6H2O，
故答案为：I2+5Cl2+12OH-=2IO3-+10Cl-+6H2O；
（3）①乙同学选用试剂X为双氧水，溶液M中含有碘离子，碘离子被双氧水氧化成碘单质，反应的离子方程式为：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O，
故答案为：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O；
②根据表中信息可知，在酸性条件下，双氧水更容易氧化碘离子，所以得出的结论为：溶液的酸碱性会影响H2O2的氧化能力，
故答案为：溶液的酸碱性会影响H2O2的氧化能力；
（4）①酸性条件下，碘离子可被氧化，则KI变质除了与O2和H2O有关外，还应与空气中的某种气体成分Y有关，则Y应为CO2，故答案为：CO2；
②KI固体在空气中变质，与氧气、水、二氧化碳反应生成碳酸钾、碘，反应的方程式为4KI+O2+2CO2=2K2CO3+I2，故答案为：4KI+O2+2CO2=2K2CO3+I2．
某探究小组在实验室中用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3，SiO2）提取氧化铝，流程如图，回答下列问题：
（1）画出Al的原子结构示意图______．
（2）写出反应①中主要成分发生反应的离子方程式：______．
（3）实验室中，甲同学用如图装置 I制备CO2气体并通入滤液B中制备Al（OH）3，实验时结果没有产生预期现象．乙同学分析以为：甲同学通入的CO2气体中含有HCl气体是导致实验失败的原因，解决的方案是在装置 I中①和②之间增加Ⅱ．则装置Ⅱ中的试剂x应为______溶液．
（4）工业上通常以铝土矿提取得到的Al2O3为原料制备无水氯化铝：2Al2O3+6Cl2
该反应中的还原剂是______，制得22.4L（标准状况）CO2气体，有______mol电子发生转移．
正确答案
Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O
饱和碳酸氢钠
C
4
解析
解：（1）Al元素是第13号元素，核内由13个质子，核外有13个电子，Al元素的原子的最外层电子数是3，可以作出Al元素的原子结构示意图
（2）①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应方程式为Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O，对应的离子方程式为Al2O3+6H+═2Al3++3H2O
氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为 Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O，对应离子方程式为Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O，故答案为：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O，Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O；
（3）在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO2中含有HCl气体的装置，NaHCO3溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量，故答案为：饱和碳酸氢钠；
（4）2Al2O3+6Cl2+34AlCl3+3CO2↑反应中氯元素化合价由0价降低为-1价，氯气是氧化剂，碳从0价变为+4价，是还原剂，若制得22.4L（标况下）CO2气体时，即1mol二氧化碳，转移电子为1mol×4=4mol，
故答案为：C；4．
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