- 物质的制备
- 共3198题
高铁酸钾(K2FeO4)是具有紫色光泽的粉末、它是一种集氧化、吸附、凝集、杀菌、除藻及新高型高效多功能于一体的水处理剂.其生产工艺如图1所示
已知:干燥的高铁酸钾在198℃是稳定的,受强热易分解变质
根据以上信息,请同答下列问题:
(1)高铁酸钾中铁元素化合价为______;为防止高铁酸钾变质,应在______ 环境中保存
(2)反应a应在温度较低的情况下进行,因温度较高时,KOH与Cl2反应生成KClO3,写出在温度较高时KOH溶液与Cl2发生反应的离子方程式______.当反应中有2mol电子转移时,消耗的Cl2在标况下体积______
(3)在溶液I中加入KOH固体的目的是______(填编号).
A.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供碱性的环境
D.使KClO3转化为KClO
如何判定晶体已洗涤干净?______
(4)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质,配平该反应的离子方程
式:______ FeO42-+______ H2O=______ Fe(OH)3(胶体)+______O2↑+______OH-.
(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图2所示.电解过程中阳极的电极反应式为______.
(6)高铁电池是一种新型二次电池,电解液为碱溶液,其反应式为:3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH⇌3Zn+2K2FeO4+8H2O,放电时电池的负极反应式为______.
正确答案
解:(1)根据正负化合价代数和为0,并结合钾和氧元素的化合价,可计算出铁的化合价为[-(-2)×4+(+1)×2]=+6价,因高铁酸钾在高温下易分解,因此选择干燥低温环境保护,故答案为:+6;低温、干燥;
(2)氯气与KOH在低温下反应的化学方程式为2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O,相应的离子反应方程式为2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O,当反应中有2mol电子转移时,消耗的Cl2的物质的量为2mol,在标况下体积为2mol×22.4L/mol=44.8L,故答案为:2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O;44.8L;
(3)由工艺流程可知,反应液I中有过量的Cl2反应,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应生成KClO,检验晶体洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,无白色沉淀生成,即可证明洗涤干净,
故答案为:A;取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,无白色沉淀生成;
(4)反应中铁除3价,每生成一个氧气升高4价,最小公倍数为12,故高铁酸根离子前系数为4,氧气前系数为3,为满足电荷守恒,OH-前的系数为8,再借助原子守恒进行配平即得到离子反应式4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-,
故答案为:4、10、4、3、8;
(5)电解池的阳极反应氧化反应,电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,故答案为:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;
(6)从放电时总反应式可知负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,故答案为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2.
解析
解:(1)根据正负化合价代数和为0,并结合钾和氧元素的化合价,可计算出铁的化合价为[-(-2)×4+(+1)×2]=+6价,因高铁酸钾在高温下易分解,因此选择干燥低温环境保护,故答案为:+6;低温、干燥;
(2)氯气与KOH在低温下反应的化学方程式为2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O,相应的离子反应方程式为2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O,当反应中有2mol电子转移时,消耗的Cl2的物质的量为2mol,在标况下体积为2mol×22.4L/mol=44.8L,故答案为:2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O;44.8L;
(3)由工艺流程可知,反应液I中有过量的Cl2反应,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应生成KClO,检验晶体洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,无白色沉淀生成,即可证明洗涤干净,
故答案为:A;取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,无白色沉淀生成;
(4)反应中铁除3价,每生成一个氧气升高4价,最小公倍数为12,故高铁酸根离子前系数为4,氧气前系数为3,为满足电荷守恒,OH-前的系数为8,再借助原子守恒进行配平即得到离子反应式4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-,
故答案为:4、10、4、3、8;
(5)电解池的阳极反应氧化反应,电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,故答案为:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;
(6)从放电时总反应式可知负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,故答案为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2.
实验室制备溴代烃的反应如下:NaBr+H2SO4═HBr+NaHSO4 ①
R-OH+HBr⇌R-Br+H2O ②
可能存在的副反应有:醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚,Br-被浓硫酸氧化为Br2等.有关数据如表;
请回答下列问题:
(1)在溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中,下列仪器最不可能用到的是______.
a.圆底烧瓶 b. 容量瓶 c.锥形瓶 d.量筒
(2)溴代烃的水溶性______(填“大于”、“等于”或“小于”)相应的醇;其原因是______.
(3)将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物在______(填“上层”、“下层”或“不分层”).
(4)制备操作中,加入的浓硫酸必须进行稀释,其目的不正确的是______.
a. 水是反应的催化剂 b.减少Br2的生成 c.减少HBr的挥发 d.减少副产物烯和醚的生成
(5)在制备溴乙烷时,采用边反应边蒸出产物的方法,其原因是______;但在制备1-溴丁烷时却不能边反应边蒸出产物,其原因是______.
正确答案
解:(1)容量瓶主要用于配制一定物质的量的浓度的溶液操作,但溴乙烷和一溴丁烷制备均为有机物制备,无需配制溶液,则无需使用,
故答案为:b;
(2)N、O、F元素的电负性较强,对应的氢化物或含氢化合物可形成氢键,醇能和水形成氢键的物质而易溶于水,溴代烃和水不反应也不能和水形成氢键,所以溴代烃的水溶性小于相应的醇,
故答案为:小于;醇分子可与水分子之间形成氢键,溴代烃不能与水分子之间形成氢键;
(3)1-溴丁烷和水不能形成氢键所以不易溶于水,1-溴丁烷密度(1.2758g•cm-3)大于水(1.0g•cm-3),所以将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物在下层,
故答案为:下层;
(4)a.水是产物不是反应的催化剂,故a错误;
b.浓硫酸具有强氧化性能将溴离子氧化为溴单质,稀释浓硫酸后能减少Br2的生成,故b正确;
c.反应需要溴化氢和1-丁醇反应,浓硫酸溶解溶液温度升高,使溴化氢挥发,稀释后减少HBr的挥发,故c正确;
d.浓硫酸和1-丁醇反应发生副反应消去反应生成烯烃、分子间脱水反应生成醚,稀释后不能发生类似反应减少副产物烯和醚的生成,故d正确;
故答案为:a;
(5)根据题给信息知,乙醇和溴乙烷的沸点相差较大,采用边反应边蒸出产物的方法,可以使平衡向生成溴乙烷的方向移动(或反应②向右移动),而1-溴丁烷和正丁醇的沸点相差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出,所以不能边反应边蒸出产物,
故答案为:平衡向生成溴乙烷的方向移动(或反应②向右移动);1-溴丁烷与正丁醇的沸点差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出.
解析
解:(1)容量瓶主要用于配制一定物质的量的浓度的溶液操作,但溴乙烷和一溴丁烷制备均为有机物制备,无需配制溶液,则无需使用,
故答案为:b;
(2)N、O、F元素的电负性较强,对应的氢化物或含氢化合物可形成氢键,醇能和水形成氢键的物质而易溶于水,溴代烃和水不反应也不能和水形成氢键,所以溴代烃的水溶性小于相应的醇,
故答案为:小于;醇分子可与水分子之间形成氢键,溴代烃不能与水分子之间形成氢键;
(3)1-溴丁烷和水不能形成氢键所以不易溶于水,1-溴丁烷密度(1.2758g•cm-3)大于水(1.0g•cm-3),所以将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物在下层,
故答案为:下层;
(4)a.水是产物不是反应的催化剂,故a错误;
b.浓硫酸具有强氧化性能将溴离子氧化为溴单质,稀释浓硫酸后能减少Br2的生成,故b正确;
c.反应需要溴化氢和1-丁醇反应,浓硫酸溶解溶液温度升高,使溴化氢挥发,稀释后减少HBr的挥发,故c正确;
d.浓硫酸和1-丁醇反应发生副反应消去反应生成烯烃、分子间脱水反应生成醚,稀释后不能发生类似反应减少副产物烯和醚的生成,故d正确;
故答案为:a;
(5)根据题给信息知,乙醇和溴乙烷的沸点相差较大,采用边反应边蒸出产物的方法,可以使平衡向生成溴乙烷的方向移动(或反应②向右移动),而1-溴丁烷和正丁醇的沸点相差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出,所以不能边反应边蒸出产物,
故答案为:平衡向生成溴乙烷的方向移动(或反应②向右移动);1-溴丁烷与正丁醇的沸点差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出.
工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程.
烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)═Na2SO3(aq)+H2S(aq) (I)
2H2S(aq)+SO2(g)═3S(s)+2H2O(l) (Ⅱ)
S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) (Ⅲ)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若______,则整个装置气密性良好.装置D的作用是______.装置E中为______溶液.
(2)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择______.
a.蒸馏水 b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是______.已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是______.反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有______.
a.烧杯 b.蒸发皿 c.试管 d.锥形瓶
(3)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质.利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论:
______.
已知:1Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:S2O32‾+2H+=S↓+SO2↑+H2O
2 供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液.
正确答案
解:利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O的工业流程探究,涉及实验操作的分析,主要包括利用液差法检验气密性、并利用装置D防止倒吸及尾气用氢氧化钠溶液吸收,还包括SO42-的检验方法,据此分析解题;
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变,则气密性良好;D中左侧为短导管,为安全瓶,防止倒吸;装置E起到吸收尾气中SO2、H2S的作用,可选用NaOH溶液,
故答案为:液柱高度保持不变;防止倒吸;NaOH;
(2)观察SO2的生成速率,发生强酸制取弱酸的反应,a不生成二氧化硫,bd中物质均与二氧化硫反应,只有c中饱和NaHSO3溶液适合制取二氧化硫;Ⅲ中发生S(g)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq),反应达到终点是S完全溶解,可观察到溶液变澄清(或浑浊消失);烧杯、锥形瓶需要加热时必须使用石棉网,
故答案为:c;控制滴加硫酸的速度;溶液变澄清(或浑浊消失);ad
(3)检测产品中是否存在Na2SO4,操作、现象和结论为取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质,
故答案为:取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质.
解析
解:利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O的工业流程探究,涉及实验操作的分析,主要包括利用液差法检验气密性、并利用装置D防止倒吸及尾气用氢氧化钠溶液吸收,还包括SO42-的检验方法,据此分析解题;
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变,则气密性良好;D中左侧为短导管,为安全瓶,防止倒吸;装置E起到吸收尾气中SO2、H2S的作用,可选用NaOH溶液,
故答案为:液柱高度保持不变;防止倒吸;NaOH;
(2)观察SO2的生成速率,发生强酸制取弱酸的反应,a不生成二氧化硫,bd中物质均与二氧化硫反应,只有c中饱和NaHSO3溶液适合制取二氧化硫;Ⅲ中发生S(g)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq),反应达到终点是S完全溶解,可观察到溶液变澄清(或浑浊消失);烧杯、锥形瓶需要加热时必须使用石棉网,
故答案为:c;控制滴加硫酸的速度;溶液变澄清(或浑浊消失);ad
(3)检测产品中是否存在Na2SO4,操作、现象和结论为取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质,
故答案为:取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质.
已知草酸镍晶体(NiC2O4•2H2O)难溶于水,工业上从废镍催化剂(成分主 要是Ni,含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示:
已知:①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表:
②Ksp(CaF2)=1.46×10-10
③当某物质模拟高度小于1.0×10-5mol.L-1时,视为完全沉淀.
(1)请写出一种能提高酸浸速率的措施______.
(2)试剂a是一种绿色氧化剂,写出“氧化”时反应的离子方程式______.
(3)pH的调控范围为______,试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成.5.6~6.8
(4)写出“沉镍”时反应的离子方程式______,证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是______,
(5)操作a的内容为______.
正确答案
把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
5.6~6.8
Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4•2H2O
取上层清液,继续滴加(NH4)2C2O4溶液,无沉淀生成
过滤、洗涤、干燥
解析
解:(1)根据影响化学反应速率的因素可知,提高浸出率,可把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等,
故答案为:把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等;
(2)试剂a是一种绿色氧化剂,所以加入a的是H2O2,过氧化氢中-1价的氧变成产物中-2价的氧,亚铁离子被氧化成铁离子,所以“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)根据表中的数据可知,pH为5.0时,Fe3+、Al3+沉淀完全,pH为6.8时Ni2+开始沉淀,所以pH的调控范围为5.6~6.8,其反应的原理为:加入Ni(OH)2调节消耗溶液中的氢离子,促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移,使Fe3+、Al3+转化为相应的沉淀,
故答案为:5.6~6.8;加入Ni(OH)2调节消耗溶液中的氢离子,促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移,使Fe3+、Al3+转化为相应的沉淀;
(4)向滤液中加入(NH4)2C2O4,得到草酸镍沉淀,“沉镍”时反应的离子方程式为:Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4•2H2O,证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是取上层清液,继续滴加(NH4)2C2O4溶液,无沉淀生成,
故答案为:Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4•2H2O;取上层清液,继续滴加(NH4)2C2O4溶液,无沉淀生成;
(5)根据上面的分析可知,操作a的内容是过滤、洗涤、干燥,
故答案为:过滤、洗涤、干燥.
美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖.有机合成常用的钯/活性炭催化剂长期使用,催化剂会被杂质(如:铁、有机物等)污染而失去活性,成为废催化剂,需对其再生回收.一种由废钯催化剂制取氯化钯的工艺流程如下:
(1)甲酸在反应中的作用是______(选填:“氧化剂”、“还原剂”).其将PdO转化为钯精渣(Pd)的化学方程式为______
(2)酸溶时钯精渣中钯的回收率高低主要取决于王水溶解的操作条件,已知反应温度、反应时间和王水用量对钯回收率的影响如图1~图3所示,则王水溶解钯精渣的适宜条件为______、______、______.
(3)王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1:3混合而成的,王水溶解钯的过程中有化合物A和一种无色、能与人体血红蛋白结合而使人中毒气体B生成.
①气体B的分子式:______;
②经测定,化合物A由3种元素组成,有关元素的质量分数为Pd:42.4%,H:0.8%,则A的化学式为______
(4)加浓氨水时,钯转变为可溶性[P(NH3)4]2+,此时铁的存在形式是______(写化学式).焙烧2发生反应的化学方程式为______.
正确答案
解:废钯催化剂经烘干后,再在700℃的高温下焙烧,Fe、Pd、有机物被氧气氧化生成氧化物,向氧化物中加入甲酸,甲酸和氧化铁反应生成盐和水,PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd,滤渣中含有Pd、SiO2,二氧化硅不溶于王水,但Pd能溶于王水生成溶液,同时生成气体,加入浓氨水调节溶液PH沉淀铁离子,得到溶液中中加入盐酸酸析得到沉淀Pd(NH3)2Cl2 ,通过脱氨等一系列操作得当氯化钯.
(1)PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd,Pb的化合价降低,甲酸作还原剂,PdO和HCOOH发生氧化还原反应生成Pd、CO2和H2O,反应方程式为PdO+HCOOH=Pd+CO2↑+H2O,故答案为:还原剂;PdO+HCOOH=Pd+CO2↑+H2O;
(2)根据图象知,温度越高钯回收率越大,反应时间越长钯回收率越大,钯精渣与王水的质量比越大钯回收率越大,但90℃左右时温度再高钯回收率增大不大;8h后,随着时间的增长,钯回收率增大不大;当钯精渣与王水的质量比为1:8后,再增大钯精渣和王水的质量比,但钯回收率不大,所以适宜条件是80~90℃(或90℃左右)、反应时间约为8 h、钯精渣与王水的质量比为1:8,故答案为:80~90℃(或90℃左右);反应时间约为8h;钯精渣与王水的质量比为1:8;
(3)①王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1:3混合而成的,硝酸具有氧化性,被还原为无色有毒的气体NO,故答案为:NO;
②A中含有的元素为H、Pb、Cl,元素的质量分数分别为Pd:42.4%,H:0.8%,Cl:1-42.4%-0.8%=56.8%,故n(H):n(Pd):n(Cl)=2:1:4,则A的化学式为H2PdCl4,故答案为:H2PdCl4;
(4)加浓氨水时,钯转变为可溶性[Pd(NH3)4]2+,碱性溶液中铁离子钡沉淀为氢氧化铁,脱氨将Pd(NH3)2Cl2变化为PdCl2,发生反应的化学方程式为Pd(NH3)2Cl2═PdCl2+2NH3↑,
故答案为:Fe(OH)3;Pd(NH3)2Cl2═PdCl2+2NH3↑.
解析
解:废钯催化剂经烘干后,再在700℃的高温下焙烧,Fe、Pd、有机物被氧气氧化生成氧化物,向氧化物中加入甲酸,甲酸和氧化铁反应生成盐和水,PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd,滤渣中含有Pd、SiO2,二氧化硅不溶于王水,但Pd能溶于王水生成溶液,同时生成气体,加入浓氨水调节溶液PH沉淀铁离子,得到溶液中中加入盐酸酸析得到沉淀Pd(NH3)2Cl2 ,通过脱氨等一系列操作得当氯化钯.
(1)PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd,Pb的化合价降低,甲酸作还原剂,PdO和HCOOH发生氧化还原反应生成Pd、CO2和H2O,反应方程式为PdO+HCOOH=Pd+CO2↑+H2O,故答案为:还原剂;PdO+HCOOH=Pd+CO2↑+H2O;
(2)根据图象知,温度越高钯回收率越大,反应时间越长钯回收率越大,钯精渣与王水的质量比越大钯回收率越大,但90℃左右时温度再高钯回收率增大不大;8h后,随着时间的增长,钯回收率增大不大;当钯精渣与王水的质量比为1:8后,再增大钯精渣和王水的质量比,但钯回收率不大,所以适宜条件是80~90℃(或90℃左右)、反应时间约为8 h、钯精渣与王水的质量比为1:8,故答案为:80~90℃(或90℃左右);反应时间约为8h;钯精渣与王水的质量比为1:8;
(3)①王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1:3混合而成的,硝酸具有氧化性,被还原为无色有毒的气体NO,故答案为:NO;
②A中含有的元素为H、Pb、Cl,元素的质量分数分别为Pd:42.4%,H:0.8%,Cl:1-42.4%-0.8%=56.8%,故n(H):n(Pd):n(Cl)=2:1:4,则A的化学式为H2PdCl4,故答案为:H2PdCl4;
(4)加浓氨水时,钯转变为可溶性[Pd(NH3)4]2+,碱性溶液中铁离子钡沉淀为氢氧化铁,脱氨将Pd(NH3)2Cl2变化为PdCl2,发生反应的化学方程式为Pd(NH3)2Cl2═PdCl2+2NH3↑,
故答案为:Fe(OH)3;Pd(NH3)2Cl2═PdCl2+2NH3↑.
S2Cl2是工业上常用的硫化剂,可以改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质.
已知:①S2Cl2易与水反应;②300℃以上完全分解;③微热的情况下S2Cl2能被过量Cl2氧化S2Cl2+Cl22SCl2;④有关物质的熔沸点如下:
实验室制备S2Cl2的反应原理有两种:
①CS2+3C12 CC14+S2Cl2;
②2S+Cl2 S2Cl2.
(1)若实验室选择图装置(部分夹持装置已略去)来制备S2Cl2,其反应原理是上述中的______(填写序号);图中尾气处理装置不够完善,改进后的装置应起到的作用是:______.利用改进后的正确装置进行实验,请回答以下问题:
(2)为了提高产品S2Cl2的纯度,实验操作的关键是控制好温度和______.
(3)该实验的操作顺序为:______(用序号表示).
①点燃酒精灯A ②点燃酒精灯D ③通冷凝水 ④熄灭酒精灯A ⑤熄灭酒精灯D
(4)某同学取少量产物,小心加入适量水中,观察到有白雾、黄色沉淀且产生的无色气体能使品红溶液褪色,该同学据此判断上述实验确有S2Cl2生成.写出S2Cl2与水反应的化学方程式:______.
(5)S2Cl2中每个原子的最外层都具有8电子结构,请用电子式表示S2Cl2的形成过程:______.
正确答案
解:(1)在D装置中根据反应条件,用水浴加热,可知该反应是锥形瓶中放置二硫化碳,制备S2Cl2,其反应原理是上述中的①,上图中尾气处理装置不够完善,改进后的装置应起到的作用是在D、E之间再加一个干燥装置,同时要能吸收尾气、防倒吸,
故答案为:①;在D和E之间增加装置以起到干燥、尾气吸收、防倒吸的作用;
(2)微热的情况下S2Cl2能被过量Cl2氧化,为了提高产品S2Cl2的纯度,通入氯气的速率不能过快,所以实验操作的关键是控制好温度和控制浓盐酸的滴速不能太快,
故答案为:控制浓盐酸的滴速不要太快;
(3)根据实验原理,实验时应先用氯气将装置中的空气排尽,为了减少产品的损失,先通冷水再加热水浴装置,实验结束时为保证S2Cl2的稳定存在,D装置停止加热后,再停止通氯气,所以该实验的操作顺序为①③②⑤④,
故答案为:①③②⑤④;
(4)S2Cl2与水反应,有无色刺激性气味气体产生,并有黄色沉淀生成,无色刺激性气味气体除氯化氢外,依据氧化还原反应的元素化合价变化守恒推断,化合价降低的生成黄色沉淀为单质硫,化合价升高的生成二氧化硫气体,依据原子守恒、电子守恒写出化学方程式为:2S2Cl2+2H2O=3S↓+SO2↑+4HCl↑,
故答案为:2S2Cl2+2H2O═3S↓+SO2↑+4HCl↑;
(5)S2Cl2分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构,结合原子结构写出电子式为:,电子式表示的形成过程为:
,
故答案为:.
解析
解:(1)在D装置中根据反应条件,用水浴加热,可知该反应是锥形瓶中放置二硫化碳,制备S2Cl2,其反应原理是上述中的①,上图中尾气处理装置不够完善,改进后的装置应起到的作用是在D、E之间再加一个干燥装置,同时要能吸收尾气、防倒吸,
故答案为:①;在D和E之间增加装置以起到干燥、尾气吸收、防倒吸的作用;
(2)微热的情况下S2Cl2能被过量Cl2氧化,为了提高产品S2Cl2的纯度,通入氯气的速率不能过快,所以实验操作的关键是控制好温度和控制浓盐酸的滴速不能太快,
故答案为:控制浓盐酸的滴速不要太快;
(3)根据实验原理,实验时应先用氯气将装置中的空气排尽,为了减少产品的损失,先通冷水再加热水浴装置,实验结束时为保证S2Cl2的稳定存在,D装置停止加热后,再停止通氯气,所以该实验的操作顺序为①③②⑤④,
故答案为:①③②⑤④;
(4)S2Cl2与水反应,有无色刺激性气味气体产生,并有黄色沉淀生成,无色刺激性气味气体除氯化氢外,依据氧化还原反应的元素化合价变化守恒推断,化合价降低的生成黄色沉淀为单质硫,化合价升高的生成二氧化硫气体,依据原子守恒、电子守恒写出化学方程式为:2S2Cl2+2H2O=3S↓+SO2↑+4HCl↑,
故答案为:2S2Cl2+2H2O═3S↓+SO2↑+4HCl↑;
(5)S2Cl2分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构,结合原子结构写出电子式为:,电子式表示的形成过程为:
,
故答案为:.
(2015•湖北模拟)3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广,广泛用于药物合成,还用作食品的着香剂.其相对分子质量为130,常温下为无色液体,沸点181℃,受热温度超过95℃摄氏度时就会分解;易溶于水,与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶;实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备.乙酸乙酯相对分子质量为88,常温下为无色易挥发液体,微溶于水,沸点77℃.
反应原理:2CH3COOC2H5+C2H5ONa→+2C2H5OH
+CH3COOH→
+CH3COONa
【实验步骤】
(1)加热反应:向反应装置中加入32mL(28.5g,0.32mol)乙酸乙酯、少量无水乙醇、1,.6g(0.07mol)切细的金属钠,微热回流1.5~3小时,直至金属钠消失.
(2)产物后处理:冷却至室温,卸下冷凝管,将烧瓶浸在冷水浴中,在摇动下缓慢的加入32mL 30%醋酸水溶液,使反应液分层.用分液漏斗分离出酯层.酯层用5%碳酸钠溶液洗涤,有机层放入干燥的锥形瓶中,加入无水碳酸钾至液体澄清.
(3)蒸出未反应的乙酸乙酯:将反应液在常压下蒸馏至100℃.然后改用减压蒸馏,得到产品2.0g.
回答下列问题:
①从反应原理看,无水乙醇的作用是______.
②反应装置中加干燥管是为了______.两个装置中冷凝管的作用______(填“相同”或“不相同”),冷却水进水口分别为______和______(填图中的字母).
③产物后处理中,滴加稀醋酸的目的是______,稀醋酸不能加多了,原因是______.用分液漏斗分离出酯层的操作叫______.碳酸钠溶液洗涤的目的是______.加碳酸钾的目的是______.
④采用减压蒸馏的原因是______.
⑤本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是______(填正确答案标号).
A.10% B.22% C.19% D.40%
正确答案
解:①在反应原理中可以得到乙醇钠发生了反应生成了乙醇,在反应装置中加入的是乙醇,乙醇可以与金属钠反应生成乙醇钠,当乙醇钠反应后又生成了乙醇,故乙醇的作用是催化剂,
故答案为:催化剂;
②空气中含有水蒸气,因此装置中加干燥管是为了防止空气中的水蒸汽进入反应体系中以保证反应体系干燥;反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流,提高原料的利用率,减压装置中冷凝管的作用是冷却蒸发出的蒸汽便于得到产品,为充分冷凝,故两个冷凝管的作用不同;左侧装置中冷凝水从b口进入,右侧冷凝管中的冷凝水应从d口进入,
故答案为:防湿气进入反应体系中以保证反应体系干燥;不相同;b、d;
③在第一步骤中生成的是产物的钠盐,加入稀醋酸使其变成产物;因产物易溶于水,当在其中加入的酸过多后会增加产物在水中的溶解度,醋酸不能滴加的过多;用分液漏斗分离出酯层的操作叫分液;碳酸钠溶液可以与加入的过量的醋酸反应,故洗涤的目的是中和醋酸;碳酸钾可以做干燥剂,对产物进行干燥,
故答案为:中和生成的钠盐,使之变成产物;酸多了会增加产物在水中的溶解度;分液;中和醋酸;干燥;
④因3-丁酮酸乙酯沸点181℃,在温度超过95℃摄氏度时就会分解,所以在进行蒸馏时的温度不能过高,需要减压蒸馏,
故答案为:3-丁酮酸乙酯沸点高,在沸点温度下还易分解;
⑤反应物中有0.32mol乙酸乙酯、0.07mol金属钠,乙酸乙酯过量,钠不足,因此理论上生成产品的物质的量是0.07mol,质量为0.07mol×130g/mol=9.1g,产率=×100%=22%,
故选B.
解析
解:①在反应原理中可以得到乙醇钠发生了反应生成了乙醇,在反应装置中加入的是乙醇,乙醇可以与金属钠反应生成乙醇钠,当乙醇钠反应后又生成了乙醇,故乙醇的作用是催化剂,
故答案为:催化剂;
②空气中含有水蒸气,因此装置中加干燥管是为了防止空气中的水蒸汽进入反应体系中以保证反应体系干燥;反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流,提高原料的利用率,减压装置中冷凝管的作用是冷却蒸发出的蒸汽便于得到产品,为充分冷凝,故两个冷凝管的作用不同;左侧装置中冷凝水从b口进入,右侧冷凝管中的冷凝水应从d口进入,
故答案为:防湿气进入反应体系中以保证反应体系干燥;不相同;b、d;
③在第一步骤中生成的是产物的钠盐,加入稀醋酸使其变成产物;因产物易溶于水,当在其中加入的酸过多后会增加产物在水中的溶解度,醋酸不能滴加的过多;用分液漏斗分离出酯层的操作叫分液;碳酸钠溶液可以与加入的过量的醋酸反应,故洗涤的目的是中和醋酸;碳酸钾可以做干燥剂,对产物进行干燥,
故答案为:中和生成的钠盐,使之变成产物;酸多了会增加产物在水中的溶解度;分液;中和醋酸;干燥;
④因3-丁酮酸乙酯沸点181℃,在温度超过95℃摄氏度时就会分解,所以在进行蒸馏时的温度不能过高,需要减压蒸馏,
故答案为:3-丁酮酸乙酯沸点高,在沸点温度下还易分解;
⑤反应物中有0.32mol乙酸乙酯、0.07mol金属钠,乙酸乙酯过量,钠不足,因此理论上生成产品的物质的量是0.07mol,质量为0.07mol×130g/mol=9.1g,产率=×100%=22%,
故选B.
为减少和消除CO2对环境的影响,有科学家提出“绿色自由”的构想.既先把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,并使之变为可再生燃料甲醇.“绿色自由”构想技术流程如下:
(1)写出分解池中反应方程式:______
(2)在合成塔中,当有4.4kgCO2与足量H2完全反应,可放出热量4947kJ,写出合成塔中反应的热化学方程式:______
(3)写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池的负极反应式:______.
正确答案
解:(1)二氧化碳和饱和的碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾,碳酸氢钾不稳定,加热时分解生成碳酸钾、二氧化碳和水,所以方程式为2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑.
故答案为:2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑.
(2)4.4kgCO2的物质的量是100mol,100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量,所以1mol二氧化碳和足量氢气反应放出49.47KJ热量,所以其热化学反应方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol.
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol.
(3)甲醇燃料碱性电池中,甲醇在负极上发生氧化反应,甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
解析
解:(1)二氧化碳和饱和的碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾,碳酸氢钾不稳定,加热时分解生成碳酸钾、二氧化碳和水,所以方程式为2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑.
故答案为:2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑.
(2)4.4kgCO2的物质的量是100mol,100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量,所以1mol二氧化碳和足量氢气反应放出49.47KJ热量,所以其热化学反应方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol.
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol.
(3)甲醇燃料碱性电池中,甲醇在负极上发生氧化反应,甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
氨气(NH3)和肼(H2N-NH2)是氮元素重要的两种化合物.
(1)火箭常用N2O4和肼作推进剂,已知二者反应时刻生成N2和H2O,则反应的化学方程式为______.当反应转移4mol电子时,得到的还原产物物质的量为______.
(2)实验室可用如下装置(略去部分加持装置)模拟利用氨气和次氯酸钠合成肼的过程.
①装置B中仪器a的名称______,当反应结束时关闭止水夹K1,装置B可以观察到的实验现象______.
②装置C中长玻璃导管b的作用是______.
③装置E为实验室制备氨气的发生装置,试管中盛放的药品可以为______(填代号).
a.浓氨水 b.氢氧化钙和氯化铵 c.氯化铵 d.硝酸铵
④当反应一段时间,关闭两个止水夹,打开装置C中分液漏斗的活塞,将溶液滴入集气瓶中,反应生成肼.反应的离子为______.
正确答案
解:(1)根据反应物和生成物书写方程式2N2H4+N2O4=3N2+4H2O;该反应中转移电子为8,当反应转移4mol电子时,有0.5mol四氧化二氮参加反应,根据N原子守恒知得到的还原产物的物质的量为0.5mol,
故答案为:2N2H4+N2O4=3N2+4H2O;0.5mol;
(2)A用来制取Cl2,发生的反应为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,因为浓盐酸具有挥发性,所以生成的Cl2中含有HCl,因为饱和食盐水中含有Cl-,所以能抑制Cl2溶解,饱和食盐水除去Cl2中的HCl,且a装置有缓冲作用,打开K1,Cl2能和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO,E装置用来制取NH3,D装置作安全瓶,能防倒吸,在C中氨气和NaClO反应生成N2H4,
①装置B中仪器a的名称长颈漏斗,当反应结束时关闭止水夹K1,生成的氯气导致B中压强增大,所以溶液进入长颈漏斗中,则装置B可以观察到的实验现象长颈漏斗中液面上升,故答案为:长颈漏斗;长颈漏斗中液面上升;
②装置C中长玻璃导管b能起缓冲作用,当C中压强过大时,b中液面上升来缓冲压强变化,故答案为:缓冲作用,减小C中压强;
③该装置是采用固固混合加热装置,可以用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气,氯化铵和硝酸铵加热都分解生成氨气,但冷却又生成铵盐,所以得不到氨气,故选b;
④当反应一段时间,关闭两个止水夹,打开装置C中分液漏斗的活塞,将溶液滴入集气瓶中,反应生成肼,离子方程式为ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O,故答案为:ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O.
解析
解:(1)根据反应物和生成物书写方程式2N2H4+N2O4=3N2+4H2O;该反应中转移电子为8,当反应转移4mol电子时,有0.5mol四氧化二氮参加反应,根据N原子守恒知得到的还原产物的物质的量为0.5mol,
故答案为:2N2H4+N2O4=3N2+4H2O;0.5mol;
(2)A用来制取Cl2,发生的反应为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,因为浓盐酸具有挥发性,所以生成的Cl2中含有HCl,因为饱和食盐水中含有Cl-,所以能抑制Cl2溶解,饱和食盐水除去Cl2中的HCl,且a装置有缓冲作用,打开K1,Cl2能和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO,E装置用来制取NH3,D装置作安全瓶,能防倒吸,在C中氨气和NaClO反应生成N2H4,
①装置B中仪器a的名称长颈漏斗,当反应结束时关闭止水夹K1,生成的氯气导致B中压强增大,所以溶液进入长颈漏斗中,则装置B可以观察到的实验现象长颈漏斗中液面上升,故答案为:长颈漏斗;长颈漏斗中液面上升;
②装置C中长玻璃导管b能起缓冲作用,当C中压强过大时,b中液面上升来缓冲压强变化,故答案为:缓冲作用,减小C中压强;
③该装置是采用固固混合加热装置,可以用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气,氯化铵和硝酸铵加热都分解生成氨气,但冷却又生成铵盐,所以得不到氨气,故选b;
④当反应一段时间,关闭两个止水夹,打开装置C中分液漏斗的活塞,将溶液滴入集气瓶中,反应生成肼,离子方程式为ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O,故答案为:ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O.
高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂.工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体.中间产物为锰酸钾[K2MnO4].如图1是实验室模拟制备的操作流程:
相关资料:
①物质溶解度
②锰酸钾[K2MnO4]
外观性状:墨绿色结晶.其水溶液呈深绿色,这是锰酸根(MnO42-)的特征颜色.
化学性质:在强碱性溶液中稳定,在酸性、中性和弱碱性环境下,MnO42-会发生歧化反应.
试回答下列问题:
(1)煅烧软锰矿和KOH固体时,不采用石英坩埚而选用铁坩埚,实验中用铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物发生反应的化学方程式为______.
(2)实验时,若CO2过量会生成KHCO3,请用离子方程式表示实验中通入适量CO2时导致体系中KMnO4产品纯度降低的原因:______;
(3)工业上一般采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,试写出该电解反应的化学方程式______;
传统工艺采用无膜电解法由于副反应发生,Mn元素利用率和电流效率都会偏低.有同学联想到离子交换膜法电解饱和食盐水提出改进方法:可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图2).图中A口加入的溶液最好为______.使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为______.
正确答案
2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O
3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-
2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH
KOH溶液
阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原
解析
解:由题目信息,可知二氧化锰与KOH煅烧生成K2MnO4,溶液中通入二氧化碳与溶液中氢氧化钠反应,调节pH,由工艺流程可知,CO2使MnO42-发生歧化反应,生成MnO4-和MnO2,根据元素守恒可知,会生成K2CO3,利用溶解度不同进行结晶分离.若通入CO2太多,会生KHCO3,滤液中含有KHCO3、KMnO4,在加热浓缩时,会有KHCO3晶体和KMnO4晶体一起析出,导致得到的KMnO4产品的纯度降低.
(1)煅烧暴露在空气中煅烧混合物,由题目信息,可知二氧化锰与KOH煅烧生成K2MnO4,由电子转移守恒可知,应有氧气参加反应,根据H元素守恒应有水生成,配平后方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O,
故答案为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
(2)溶液中通入二氧化碳与溶液中氢氧化钠反应,调节pH,CO2使MnO42-发生歧化反应,生成MnO4-和MnO2,根据元素守恒可知,会生成K2CO3,有关反应离子方程式为3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-,
故答案为:3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-;
(3)电解K2MnO4溶液得到KMnO4,Mn元素发生氧化反应,故溶液中水电离的氢离子放电,发生还原反应生成氢气,同时得到KOH,电解反应方程式为:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;
由图可知,阳离子由左室通过阳离子交换膜进入右室,故左室为阴极室,右室为阴极室,溶液中生成KOH,故A溶液应为KOH溶液;
阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原,提高了Mn元素利用率,
故答案为:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;KOH溶液;阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原.
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