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简答题

镁是海水中含量较多的金属元素,镁合金及镁的化合物用途非常广泛.

(1)一种用水氯镁石(主要成分为MgCl2•6H20)制备金属镁工艺的关键流程如图1:

①为探究MgCl2•6H20“一段脱水”的合理温度范围,某科研小组将MgCl2•6H20在不同温度下分解,测得残留固体物质的X一射线衍射谱图如图3所示(X一射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在).

测得E中Mg元素质量分数为60.0%,则E的化学式为______.“一段脱水”的目的是制备MgCl2•2H20,温度不高于180℃的原因是______

②若电解时电解槽中有水分,则生成的MgOHCI与阴极产生的Mg反应,使阴极表面产生MgO钝化膜,降低电解效率.生成MgO的化学方程式为______

③该工艺中,可以循环使用的物质有______

(2)储氢材料Mg (AlH4 )2在110一2000 C的反应为:Mg(AlH42=MgH2+2Al+3H2↑个每生成27gA1转移电子的物质的量为______

(3)“镁一次氯酸盐”燃料电池的装置如图2所示,该电池的正极反应式为______

正确答案

解:(1)①分析图谱中温度不同的谱线结合E中镁元素的质量分数可知,MgO中镁元素质量分数=×100%=60%,判断E为氧化镁;“一段脱水”的目的是制备MgCl2•2H2O,温度不高于180℃的目的是因为温度过高会生成MgOHCl或MgO,

故答案为:MgO;若温度太高,MgCl2转化为MgOHCl或MgO;

②生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应生成MgO,氯化镁和氢气,反应的化学方程式为:2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑,

故答案为:2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑;

③制备金属镁工艺的关键流程分析,循环使用的物质是加入后在反应过程中有重新生成的物质,分析可知是氯气和氯化氢,

故答案为:HCl、Cl2

(2)储氢材料Mg(AlH42在110℃-200℃的反应为:Mg(AlH42=MgH2+2Al+3H2↑,反应中生成2molAl转移电子6mol,每生成27gAl转移电子的物质的量为3mol;

故答案为:3mol;

(3)“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置图中微粒变化分析可知,ClO-在正极放电,生成Cl-,结合碱性的环境,可写出正极反应式:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

故答案为:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

解析

解:(1)①分析图谱中温度不同的谱线结合E中镁元素的质量分数可知,MgO中镁元素质量分数=×100%=60%,判断E为氧化镁;“一段脱水”的目的是制备MgCl2•2H2O,温度不高于180℃的目的是因为温度过高会生成MgOHCl或MgO,

故答案为:MgO;若温度太高,MgCl2转化为MgOHCl或MgO;

②生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应生成MgO,氯化镁和氢气,反应的化学方程式为:2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑,

故答案为:2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑;

③制备金属镁工艺的关键流程分析,循环使用的物质是加入后在反应过程中有重新生成的物质,分析可知是氯气和氯化氢,

故答案为:HCl、Cl2

(2)储氢材料Mg(AlH42在110℃-200℃的反应为:Mg(AlH42=MgH2+2Al+3H2↑,反应中生成2molAl转移电子6mol,每生成27gAl转移电子的物质的量为3mol;

故答案为:3mol;

(3)“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置图中微粒变化分析可知,ClO-在正极放电,生成Cl-,结合碱性的环境,可写出正极反应式:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

故答案为:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

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硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3•5H2O)俗名“大苏打”,又称“海波”.已知它易溶于水,难溶于乙醇,加热易分解.某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图:

(1)装置A中发生反应的化学方程式是______

(2)装置B中通入SO2反应生成Na2S2O3和CO2,其离子方程式为______,生成的硫代硫酸钠粗品可用______洗涤.

(3)装置C的作用是检验装置B中SO2的吸收效率,C中试剂是______,表明SO2吸收效率低的实验现象是C中溶液______.为了使SO2尽可能吸收完全,在不改变B中溶液浓度、体积的条件下,除了及时搅拌反应物外,还可采取的合理措施是______(写出一条).

(4)本实验所用的Na2CO3中含少量NaOH,检验含有NaOH的实验方案为:______(实验中供选用的试剂及仪器:CaCl2溶液、Ca(OH)2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管.提示:室温时CaCO3饱和溶液的pH=9.5)

正确答案

解:(1)装置A为二氧化硫的制取,亚硫酸钠和浓硫酸发生复分解反应:Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O,生成二氧化硫,

故答案为:Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O;

(2)三颈烧瓶B中制取Na2S2O3反应的总化学反应方程式为:4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2↑+3Na2S2O3,离子反应为:4SO2+2S2-+CO32-=CO2↑+3S2O32-,硫代硫酸钠晶体易溶于水,难溶于乙醇,乙醇易挥发,生成的硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤,

故答案为:4SO2+2S2-+CO32-=CO2↑+3S2O32-;乙醇;

(3)装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率,说明B中物质能与二氧化硫反应,且有明显的现象,一般可为品红、溴水或KMnO4溶液等,如A中SO2吸收效率低,则B中进入较多的二氧化硫,导致B中溶液颜色很快褪色,加快反应速率,可增大气体与液体的接触面积,增大浓度,加快二氧化硫的流速、升高温度等,

故答案为:品红、溴水或KMnO4溶液; 溶液颜色很快褪色;控制SO2的流速(或增大SO2的接触面积或适当升高温度);

(4)检验氢氧化钠存在,需加入过量CaCl2溶液,把Na2CO3转化为CaCO3,再测量溶液的pH,实验方案为:取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用PH测定上层清夜的PH,若PH,则含有NaOH,

故答案为:取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用PH测定上层清夜的PH,若PH,则含有NaOH.

解析

解:(1)装置A为二氧化硫的制取,亚硫酸钠和浓硫酸发生复分解反应:Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O,生成二氧化硫,

故答案为:Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O;

(2)三颈烧瓶B中制取Na2S2O3反应的总化学反应方程式为:4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2↑+3Na2S2O3,离子反应为:4SO2+2S2-+CO32-=CO2↑+3S2O32-,硫代硫酸钠晶体易溶于水,难溶于乙醇,乙醇易挥发,生成的硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤,

故答案为:4SO2+2S2-+CO32-=CO2↑+3S2O32-;乙醇;

(3)装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率,说明B中物质能与二氧化硫反应,且有明显的现象,一般可为品红、溴水或KMnO4溶液等,如A中SO2吸收效率低,则B中进入较多的二氧化硫,导致B中溶液颜色很快褪色,加快反应速率,可增大气体与液体的接触面积,增大浓度,加快二氧化硫的流速、升高温度等,

故答案为:品红、溴水或KMnO4溶液; 溶液颜色很快褪色;控制SO2的流速(或增大SO2的接触面积或适当升高温度);

(4)检验氢氧化钠存在,需加入过量CaCl2溶液,把Na2CO3转化为CaCO3,再测量溶液的pH,实验方案为:取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用PH测定上层清夜的PH,若PH,则含有NaOH,

故答案为:取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用PH测定上层清夜的PH,若PH,则含有NaOH.

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工业上用共沉淀法制备活性Fe3O4的流程如下:

试回答下列问题:

(1)在制备过程中,不但要将块状固体原料粉碎、磨成粉末,而且反应池、合成池都要安装搅拌机.作用都是______

(2)在反应池中几乎没有气体产生.在反应池中生成亚铁离子的反应的离子方程式为______

(3)在合成池里生成Fe3O4反应的离子方程式为______,反应温度需控制在50℃,其方法是______

(4)根据以上反应可知,配料中心很可能使混合物中的Fe2O3与Fe物质的量之比接近______

(5)在分离车间进行____________和烘干等操作可得活性Fe3O4

正确答案

解:(1)固体的表面积越大,反应速率越快,所以在工业生产中,将块状固体磨成粉末,并在反应池中安装搅拌机,目的是增加反应速率,故答案为:增加反应物之间的接触面积,增加反应速率,提高生产效率;

(2)三氧化二铁与铁单质在酸性条件下反应生成亚铁离子,离子方程式为Fe2O3+Fe+6H+═3Fe2++3H2O,故答案为:2Fe3++Fe═3Fe2+或Fe2O3+Fe+6H+═3Fe2++3H2O;

(3)Fe2+与Fe3+在碱性条件下反应生成Fe3O4,反应的离子方程式为:Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O;水浴加热方便控制温度,故答案为:Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O;水浴加热;

(4)没有气体产生,说明铁刚好使三价铁转化为二价铁,由于在1molFe3O4中可以认为有二价的氧化亚铁和三价的三氧化铁各1mol,

设Fe为Xmol,Fe2O3为ymol,生成1molFe3O4,根据Fe+2Fe3+=3Fe2+则有:

X+2Y=3

3X=1

解得X=

Y=,故铁和三氧化铁的物质的量为1:4.

故答案为:4:1;

(5)进行过滤、洗涤和烘干可得活性Fe3O4,故答案为:过滤、洗涤.

解析

解:(1)固体的表面积越大,反应速率越快,所以在工业生产中,将块状固体磨成粉末,并在反应池中安装搅拌机,目的是增加反应速率,故答案为:增加反应物之间的接触面积,增加反应速率,提高生产效率;

(2)三氧化二铁与铁单质在酸性条件下反应生成亚铁离子,离子方程式为Fe2O3+Fe+6H+═3Fe2++3H2O,故答案为:2Fe3++Fe═3Fe2+或Fe2O3+Fe+6H+═3Fe2++3H2O;

(3)Fe2+与Fe3+在碱性条件下反应生成Fe3O4,反应的离子方程式为:Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O;水浴加热方便控制温度,故答案为:Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O;水浴加热;

(4)没有气体产生,说明铁刚好使三价铁转化为二价铁,由于在1molFe3O4中可以认为有二价的氧化亚铁和三价的三氧化铁各1mol,

设Fe为Xmol,Fe2O3为ymol,生成1molFe3O4,根据Fe+2Fe3+=3Fe2+则有:

X+2Y=3

3X=1

解得X=

Y=,故铁和三氧化铁的物质的量为1:4.

故答案为:4:1;

(5)进行过滤、洗涤和烘干可得活性Fe3O4,故答案为:过滤、洗涤.

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有以下实验装置可供选择:

Ⅰ、实验室用甲醇催化氧化法得到甲醛,并验证甲醛的性质.请回答下列问题:

(1)应选择的装置是______(填写编号);

(2)若③硬质玻璃管中装有铜粉,请写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式____________

(3)实验结束后,观察到溴水褪色.为解释这一现象,某学习小组的同学提出两种猜想:

A.发生了加成反应;

B.发生了氧化反应.为探究哪种猜想正确,学习小组的同学用pH计测溴水褪色前后溶液的pH.测得溶液的pH下降,试写出褪色的化学方程式______

Ⅱ、若选择①③②验证乙烯与氢气反应产物,请回答下列问题:

(4)写出实验室制乙烯的化学方程式______

(5)NaOH溶液的作用是______

(6)实验过程中,发现③中溴水褪色,试用化学方程式表示溴水褪色的原因______

(7)出现什么现象可说明乙烯与氢气反应生成了乙烷______

正确答案

解:I、(1)根据实验目的是用甲醇催化氧化法得到甲醛,并且验证甲醛性质,需要与氧气加热反应,所以选装置③④,

故答案为:③④(或④③);

(2)发生反应有甲醇催化氧化和溴水与生成的甲醛发生加成反应,反应的方程式为:CH3OH+O2 HCHO+2H2O,HCHO+H2O+Br2→HCOOH+2HBr,

故答案为:CH3OH+O2  HCHO+2H2O;HCHO+H2O+Br2→HCOOH+2HBr;

(3)甲醛被溴单质氧化成了二氧化碳的化学方程式为:HCHO+H2O+2Br2→CO2+4HBr,

故答案为:HCHO+H2O+2Br2→CO2+4HBr;

 II、(4)实验室利用乙醇能发生消去反应制乙烯,反应的方程式为:CH3-CH2-OH CH2-CH2↑+H2O,

故答案为:CH3-CH2-OH CH2-CH2↑+H2O;

(5)通过氢氧化钠溶液,可以除去乙烯中的酸性气体、使乙烯与氢气混合、还可以通过观察气泡并调节乙烯与氢气混合的体积之比,

故答案为:除去乙烯中的酸性气体、使乙烯与氢气混合,③观察气泡并调节乙烯与氢气混合的体积之比(只要答出其中两点即可);

(6)乙烯易和溴加成生成1,2-二溴乙烷,即CH2=CH2+Br-Br→CH2Br-CH2Br,

故答案为:CH2=CH2+Br-Br→CH2Br-CH2Br;

(7)若反应后的气体不能够使高锰酸钾溶液褪色,且点燃后生成了二氧化碳,证明了乙烯与氢气反应生成了乙烷,

故答案为:②中酸性KMnO4溶液不褪色,点燃气体后附有澄清石灰水的烧杯壁出现白色沉淀.

解析

解:I、(1)根据实验目的是用甲醇催化氧化法得到甲醛,并且验证甲醛性质,需要与氧气加热反应,所以选装置③④,

故答案为:③④(或④③);

(2)发生反应有甲醇催化氧化和溴水与生成的甲醛发生加成反应,反应的方程式为:CH3OH+O2 HCHO+2H2O,HCHO+H2O+Br2→HCOOH+2HBr,

故答案为:CH3OH+O2  HCHO+2H2O;HCHO+H2O+Br2→HCOOH+2HBr;

(3)甲醛被溴单质氧化成了二氧化碳的化学方程式为:HCHO+H2O+2Br2→CO2+4HBr,

故答案为:HCHO+H2O+2Br2→CO2+4HBr;

 II、(4)实验室利用乙醇能发生消去反应制乙烯,反应的方程式为:CH3-CH2-OH CH2-CH2↑+H2O,

故答案为:CH3-CH2-OH CH2-CH2↑+H2O;

(5)通过氢氧化钠溶液,可以除去乙烯中的酸性气体、使乙烯与氢气混合、还可以通过观察气泡并调节乙烯与氢气混合的体积之比,

故答案为:除去乙烯中的酸性气体、使乙烯与氢气混合,③观察气泡并调节乙烯与氢气混合的体积之比(只要答出其中两点即可);

(6)乙烯易和溴加成生成1,2-二溴乙烷,即CH2=CH2+Br-Br→CH2Br-CH2Br,

故答案为:CH2=CH2+Br-Br→CH2Br-CH2Br;

(7)若反应后的气体不能够使高锰酸钾溶液褪色,且点燃后生成了二氧化碳,证明了乙烯与氢气反应生成了乙烷,

故答案为:②中酸性KMnO4溶液不褪色,点燃气体后附有澄清石灰水的烧杯壁出现白色沉淀.

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简答题

Ⅰ.合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义.写出氨的两种重要用途______

Ⅱ.实验室制备氨气,下列方法中适宜选用的是______

①固态氯化铵加热分解 ②固体氢氧化钠中滴加浓氨水 ③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 ④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热

Ⅲ.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了如图装置(图中夹持装置均已略去).

[实验操作]

①检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹a、b、c、d、e.在A中加入锌粒,向长颈漏斗注入一定量稀硫酸.打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生.在F出口处收集氢气并检验其纯度.

②关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞,如图所示.氢气继续在瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭.

③用酒精灯加热反应管E,继续通氢气,待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液变红.

回答下列问题:

(1)检验氢气纯度的目的是______

(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时,A装置内发生的现象是______,防止了实验装置中压强过大.此时再打开弹簧夹b的原因是______,C瓶内气体的成份是______

(3)在步骤③中,先加热铁触媒的原因是______.反应管E中发生反应的化学方程式是______

正确答案

解:I.氨气极易液化,气化时吸收热量,所以氨气能作制冷剂,氨气能和氧气反应生成一氧化氮、一氧化氮和氧气和水反应生成硝酸,硝酸为工业用三大强酸之一,利用氨气能生产化肥,所以氨气重要用途为制化肥、制硝酸,

故答案为:制硝酸、化肥;

II.①固态氯化铵加热分解成氨气和氯化氢,但氨气和氯化氢一冷却马上又可以化合成氯化铵,这个方案很难制氨气,故①错误;

②向固体氢氧化钠中滴加浓氨水,氢氧化钠吸水,放出大量热,促进NH3•H2O的分解及NH3的挥发逸出,故②正确;

③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热反应太剧烈并且生成的氨气极易溶于水,不易收集氨气,故③错误;

④固体氯化铵与氢氧化钙固体混合加热可以制取氨气,反应的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,故④正确.

故选②④;

III.(1)氢气具有可燃性,加热不纯的氢气可能会发生爆炸,故检验氢气纯度的目的是排除空气,保证安全,

故答案为:排除空气,保证安全;

(2)当C瓶内水位下降到液面保持不变时,氮气和氢气两种气体也混合的很均匀了,C中的气体成分是氮气和氢气,A中试管内液面下降,长颈漏斗中液面上升,直到试管内液面和锌离分离,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,在这个地方氮气跟氢气进行反应生成氨气,并保证氢气含量较多,提高氮气的转化率;

故答案为:锌粒与酸脱离;尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率;N2、H2

(3)第③步先点燃E处酒精灯,只是为了先给催化剂升温,因为催化剂也只有在适宜的温度下才能发挥最大的活性,对于铁触媒来说,温度应该为500℃,所以用酒精灯加热反应管E-段时间后再打开弹簧夹b,是为了升高催化剂的温度,使催化剂达到最佳活性温度,以提高反应速率,氮气和氢气之间在催化剂的作用下发生反应生成氨气,即N2+3H22NH3

故答案为:铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反应速率;N2+3H22NH3

解析

解:I.氨气极易液化,气化时吸收热量,所以氨气能作制冷剂,氨气能和氧气反应生成一氧化氮、一氧化氮和氧气和水反应生成硝酸,硝酸为工业用三大强酸之一,利用氨气能生产化肥,所以氨气重要用途为制化肥、制硝酸,

故答案为:制硝酸、化肥;

II.①固态氯化铵加热分解成氨气和氯化氢,但氨气和氯化氢一冷却马上又可以化合成氯化铵,这个方案很难制氨气,故①错误;

②向固体氢氧化钠中滴加浓氨水,氢氧化钠吸水,放出大量热,促进NH3•H2O的分解及NH3的挥发逸出,故②正确;

③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热反应太剧烈并且生成的氨气极易溶于水,不易收集氨气,故③错误;

④固体氯化铵与氢氧化钙固体混合加热可以制取氨气,反应的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,故④正确.

故选②④;

III.(1)氢气具有可燃性,加热不纯的氢气可能会发生爆炸,故检验氢气纯度的目的是排除空气,保证安全,

故答案为:排除空气,保证安全;

(2)当C瓶内水位下降到液面保持不变时,氮气和氢气两种气体也混合的很均匀了,C中的气体成分是氮气和氢气,A中试管内液面下降,长颈漏斗中液面上升,直到试管内液面和锌离分离,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,在这个地方氮气跟氢气进行反应生成氨气,并保证氢气含量较多,提高氮气的转化率;

故答案为:锌粒与酸脱离;尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率;N2、H2

(3)第③步先点燃E处酒精灯,只是为了先给催化剂升温,因为催化剂也只有在适宜的温度下才能发挥最大的活性,对于铁触媒来说,温度应该为500℃,所以用酒精灯加热反应管E-段时间后再打开弹簧夹b,是为了升高催化剂的温度,使催化剂达到最佳活性温度,以提高反应速率,氮气和氢气之间在催化剂的作用下发生反应生成氨气,即N2+3H22NH3

故答案为:铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反应速率;N2+3H22NH3

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简答题

工业上用软锰矿(主要成分是二氧化锰)制取高锰酸钾和软磁铁氧体材料MnxO4,其流程如下(部分条件和产物省略):

请回答下列问题:

(1)K2MnO4中锰元素的化合价是______

(2)写出粉碎矿石和氢氧化钾熔融物中通入空气时,发生主要反应的化学方程式______

(3)分析下表数据.工业上采用Ⅲ得到较纯净的高锰酸钾,Ⅲ中包含的操作名称是______

(4)上述工业流程中试剂X的最佳物质是(填化学式)______;设计步骤Ⅳ的目的是______

(5)通过煅烧MnSO4•H2O可制得软磁铁氧体材料MnxO4.下图是煅烧MnSO4•H2O时温度与剩余固体质量变化的曲线.该曲线中A段所表示物质的化学式是______;MnxO4中x=______

正确答案

解:(1)设化合物K2MnO4中Mn元素化合价为n价,依化合物中各元素化合价代数和为零的原则,有(+1)×2+n+(-2)×4=0,解之得n=+6,

故答案为:+6;

(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+O22K2MnO4+2H2O,

故答案为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;

(3)分离易溶于水的两种溶质根据其溶解度差异性采用蒸发结晶方法,KMnO4和K2CO3都易溶于水但二者溶解度不同且相差较大,高锰酸钾溶解度受温度影响较小,所以操作Ⅲ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度上的差异,采用蒸发浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4粗晶体,洗涤干燥得到较纯净的高锰酸钾,

故答案为:蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥;

(4)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,

故答案为:Ca(OH)2(或CaO);循环利用二氧化锰、氢氧化钾,提高原料利用率;

(5)探究物质的变化规律时,运用了物质的质量守恒和元素的质量守恒法.MnSO4•H2O在高温下易分解,101.4克的MnSO4•H2O物质的量为:=0.6mol,根据锰元素守恒,MnSO4•H2O分解时,先转变为MnSO4和H2O,质量为:0.6mol×151g/mol=90.60g,所以图2曲线中A段质量减少:101.4-90.60=10.8克为水,所以该曲线中A段所表示物质的化学式为MnSO4,根据表中的数据可知:B固体质量为45.80克,为MnxO4,根据锰元素守恒,MnxO4的物质的量为mol,则mol×(55x+16×4)g/mol=45.80g,x=3,

此时发生的反应为:3MnSO4•H2OMn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H2O,

故答案为:MnSO4;3.

解析

解:(1)设化合物K2MnO4中Mn元素化合价为n价,依化合物中各元素化合价代数和为零的原则,有(+1)×2+n+(-2)×4=0,解之得n=+6,

故答案为:+6;

(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+O22K2MnO4+2H2O,

故答案为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;

(3)分离易溶于水的两种溶质根据其溶解度差异性采用蒸发结晶方法,KMnO4和K2CO3都易溶于水但二者溶解度不同且相差较大,高锰酸钾溶解度受温度影响较小,所以操作Ⅲ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度上的差异,采用蒸发浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4粗晶体,洗涤干燥得到较纯净的高锰酸钾,

故答案为:蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥;

(4)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,

故答案为:Ca(OH)2(或CaO);循环利用二氧化锰、氢氧化钾,提高原料利用率;

(5)探究物质的变化规律时,运用了物质的质量守恒和元素的质量守恒法.MnSO4•H2O在高温下易分解,101.4克的MnSO4•H2O物质的量为:=0.6mol,根据锰元素守恒,MnSO4•H2O分解时,先转变为MnSO4和H2O,质量为:0.6mol×151g/mol=90.60g,所以图2曲线中A段质量减少:101.4-90.60=10.8克为水,所以该曲线中A段所表示物质的化学式为MnSO4,根据表中的数据可知:B固体质量为45.80克,为MnxO4,根据锰元素守恒,MnxO4的物质的量为mol,则mol×(55x+16×4)g/mol=45.80g,x=3,

此时发生的反应为:3MnSO4•H2OMn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H2O,

故答案为:MnSO4;3.

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题型:简答题
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简答题

CH3Cl为无色,略带臭味的气体,密度为2.25g/L,熔点为-24.2℃,20℃时在水中的溶解度为400mL,易溶于乙醇和丙醇等有机溶剂.

Ⅰ.实验室制取CH3Cl的原理是CH3OH+HCl(浓) CH3Cl+H2O.具体步骤如下:

①干燥ZnCl2晶体;

②称取24g研细的无水ZnCl2和量取20mL浓盐酸放入圆底烧瓶,同时量取一定量的甲醇放入分液漏斗中;

③将分液漏斗里的甲醇逐滴滴入烧瓶中并加热,待ZnCl2完全溶解后有CH3Cl气体逸出,可用排水法收集.请回答:

(1)实验室干燥ZnCl2晶体制得无水ZnCl2的方法是______

(2)反应过程中滴入烧瓶中甲醇的体积比盐酸少(甲醇与浓盐酸的物质的量浓度接近)其理由是______

(3)实验室为何用排水法收集CH3Cl?______

Ⅱ.据某资料记载,CH4分子中的一个H原子被Cl原子取代后,其稳定性受到影响,可被强氧化剂酸性高锰酸钾氧化.现有四只洗气瓶;分别盛有以下试剂:A.1.5%KMnO4(H+)溶液;B.蒸馏水;C.5%Na2SO3溶液;D.98%H2SO4

(1)为证实这一理论的可靠性,请从上面选择最恰当的洗气瓶,将a装置生成的气体依次通过洗气瓶______(填洗气瓶编号),如果观察到______则证实上述资料的正确性.

(2)写出洗气瓶中发生反应的离子方程式(C元素的氧化产物为CO2):______

(3)如果CH3Cl是大气的污染物,上述洗气瓶之后还应接一只盛______的洗气瓶.

正确答案

解:Ⅰ.(1)在加热ZnCl2晶体时可选择通HCl气体抑制其水解,故答案为:在干燥的HCl气氛中加热;

(2)为了提高甲醇的利用率,可以适当增加盐酸的量,故答案为:增大盐酸的量以提高甲醇的转化率;

(3)因CH3Cl中混有易溶于水的杂质气体,用排水法可以即除杂又可收集,故答案为:CH3Cl不易溶于水,用排水法可除去HCl、CH3OH等杂质气体;

Ⅱ.(1)如果CH3Cl能被强氧化剂酸性高锰酸钾氧化,可选择先通过盛有水的洗气瓶除去可能混合有的HCl和甲醇,再通过盛有的酸性高锰酸钾洗气瓶,溶液的紫色会褐去,最后通过盛Na2SO3的洗气瓶吸收生成的氯气防污染,故答案为:BAC;A紫色褪去;

(2)酸性高锰酸钾氧化CH3Cl会生成CO2和Cl2,同时自身被还原成Mn2+,发生反应的离子方程式为10CH3Cl+14MnO4-+42H+=14Mn2++10CO2↑+5Cl2↑+36H2O,生成的氯气经过Na2SO3的洗气瓶会氧化Na2SO3为Na2SO4,发生反应的离子方程式为SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2Cl-+H+,故答案为:10CH3Cl+14MnO4-+42H+=14Mn2++10CO2↑+5Cl2↑+36H2O、SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2Cl-+H+

(3)CH3Cl易溶于乙醇和丙醇等有机溶剂,可选择酒精吸收CH3Cl的尾气,故答案为:乙醇.

解析

解:Ⅰ.(1)在加热ZnCl2晶体时可选择通HCl气体抑制其水解,故答案为:在干燥的HCl气氛中加热;

(2)为了提高甲醇的利用率,可以适当增加盐酸的量,故答案为:增大盐酸的量以提高甲醇的转化率;

(3)因CH3Cl中混有易溶于水的杂质气体,用排水法可以即除杂又可收集,故答案为:CH3Cl不易溶于水,用排水法可除去HCl、CH3OH等杂质气体;

Ⅱ.(1)如果CH3Cl能被强氧化剂酸性高锰酸钾氧化,可选择先通过盛有水的洗气瓶除去可能混合有的HCl和甲醇,再通过盛有的酸性高锰酸钾洗气瓶,溶液的紫色会褐去,最后通过盛Na2SO3的洗气瓶吸收生成的氯气防污染,故答案为:BAC;A紫色褪去;

(2)酸性高锰酸钾氧化CH3Cl会生成CO2和Cl2,同时自身被还原成Mn2+,发生反应的离子方程式为10CH3Cl+14MnO4-+42H+=14Mn2++10CO2↑+5Cl2↑+36H2O,生成的氯气经过Na2SO3的洗气瓶会氧化Na2SO3为Na2SO4,发生反应的离子方程式为SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2Cl-+H+,故答案为:10CH3Cl+14MnO4-+42H+=14Mn2++10CO2↑+5Cl2↑+36H2O、SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2Cl-+H+

(3)CH3Cl易溶于乙醇和丙醇等有机溶剂,可选择酒精吸收CH3Cl的尾气,故答案为:乙醇.

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题型:填空题
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填空题

氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,易分解、易水解,可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等.某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵,并探究其分解反应平衡常数.反应的化学方程式:2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s).请按要求回答下列问题:

(1)请在图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图.

(2)制备氨基甲酸铵的装置如图2所示.生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中.

①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是______(填操作名称).

②图3中浓硫酸的作用是______

(3)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡.实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:

①下列选项可以判断该分解反应达到平衡的是______

A.密闭容器内混合气体的压强不变

B.密闭容器内物质总质量不变

C.密闭容器中混合气体的密度不变

D.密闭容器中氨气的体积分数不变

②该分解反应的焓变△H______0(填“>”、“=”或“<”),25.0℃时分解平衡常数的值=______

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将______(填“增加”,“减少”或“不变”).

正确答案

过滤

吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解

AC

1.6384×10-8

增加

解析

解:(1)用分液漏斗盛放浓氨水,锥形瓶中盛放生石灰,将浓氨水放入锥形瓶与生石灰混合反应生成氨气,制取氨气的装置简图为:

故答案为:

(2)①生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中,分离互不相溶的固体与液态应采取过滤方法,

故答案为:过滤;

②浓硫酸吸收未反应的氨气,防止污染空气,由于氨基甲酸铵水解易水解,浓硫酸还可以防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解,

故答案为:吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解;

(3)①A.分解反应是气体体积增大的反应,随反应进行压强增大,密闭容器内混合气体的压强不变,说明到达平衡,故A正确;

B.密闭容器内物质总质量水中不变,不能说明反应到达平衡,故B错误;

C.随反应进行气体的质量增大,密闭容器中混合气体的密度不变,说明混合气体总质量不变,说明反应到达平衡,故C正确;

D.密闭容器中反应后氨气与二氧化碳的体积之比始终为2:1,体积分数不变,故D错误,

故选:AC;

②由表中数据可知,温度越高,平衡时压强越大,而正反应为气体体积增大的反应,说明升高温度平衡向正反应向移动,则正反应为吸热反应,即△H>0;

由方程式可知,分解得到氨气与二氧化碳浓度之比为2:1,平衡气体总浓度为4.8×10-3mol/L,故氨气浓度为3.2×10-3mol/L,二氧化碳浓度为1.6×10-3mol/L,平衡常数K=c2(NH3)×c(CO2)=(3.2×10-32×1.6×10-3=1.6384×10-8

故答案为:>;1.6384×10-8

③若在恒温下压缩容器体积,压强增大,正反应为气体体积增大的反应,平衡向逆反应移动,不利于分解进行,氨基甲酸铵固体的质量将增加,

故答案为:增加.

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题型:简答题
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简答题

CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂.一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工艺流程如下:

已知:①浸出液含有阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;

②部分阳离子沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)

③CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成CoCl2

(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式______

(2)写出加适量NaClO3发生反应的主要离子方程式______

(3)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为______

(4)“操作1”中包含3个基本实验操作,它们依次是______和过滤.

(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1.向“滤液”中加入萃取剂的目的是______;其使用的最佳pH范围是______(填选项序号).

A.2.0~2.5

B.3.0~3.5

C.4.0~4.5

D.5.0~5.5

(6)为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量.通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是______(答一条即可).

(7)已知某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质.充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中(如图2所示).若该电池的总反应为LiCoO2+C6 CoO2+LiC6,则电池

放电时的正极反应式为______

正确答案

解:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等],加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,

故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;

(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,其反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,

故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;

(3)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3调pH至a,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,所以沉淀成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,

故答案为:蒸发(浓缩)、冷却(结晶);

(5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;

由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,

故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;

(6)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:含有杂质,导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,

故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水;

(7)放电时,该装置为原电池,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为CoO2+Li++e-=LiCoO2

故答案为:CoO2+Li++e-=LiCoO2

解析

解:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等],加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,

故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;

(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,其反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,

故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;

(3)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3调pH至a,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,所以沉淀成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,

故答案为:蒸发(浓缩)、冷却(结晶);

(5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;

由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,

故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;

(6)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:含有杂质,导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,

故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水;

(7)放电时,该装置为原电池,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为CoO2+Li++e-=LiCoO2

故答案为:CoO2+Li++e-=LiCoO2

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题型:简答题
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简答题

(2016春•邯郸校级月考)葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质.葡萄糖酸钙可通过以下反应制得:

C6H12O6(葡萄糖)+Br2+H2O→C6H12O7(葡萄糖酸)+2HBr

2C6H12O7(葡萄糖酸)+CaCO3→Ca(C6H11O72(葡萄糖酸钙)+H2O+CO2

相关物质的溶解性见下表:

实验流程如下:

C6H12O6溶液 悬浊液Ca(C6H11O72

请回答下列问题:

(1)第①步中溴水氧化葡萄糖时,下列装置最适合的是:______

制备葡萄糖酸钙的过程中,葡萄糖的氧化也可用其它试剂,下列物质中最适合的是______

A.新制Cu(OH)2悬浊液         B.酸性KMnO4溶液

C.O2/葡萄糖氧化酶          D.[Ag(NH32]OH溶液

(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余,其目的是______;本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3,理由是______

(3)第③步需趁热过滤,其原因是______

(4)第④步加入乙醇的作用是______

(5)第⑥步中,下列洗涤剂最合适的是______

A.冷水        B.热水        C.乙醇      D.乙醇-水混合溶液.

正确答案

解:(1)由于实验中需要能够控制滴加溴和水浴加热,A不能控制添加溴,C没有进行水浴加热,故装置B最合适,由于葡萄糖是一种多羟基的醛,所以可以被弱氧化剂氧化成羧酸类,酸性高锰酸钾溶液可以氧化羟基,A、D会产生重金属杂质离子,通过醛类催化氧化是最合适的,

故答案为:B;C;

(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余,其目的是:提高葡萄糖酸的转化率,符合强酸制备弱酸原理,氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙,不宜用CaCl2替代CaCO3

故答案为:提高葡萄糖酸的转化率;氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙;

(3)温度高时,葡萄糖酸钙的溶解度较大,趁热过滤,可避免葡萄糖酸钙的损失,

故答案为:防止葡萄糖酸钙冷却结晶析出;

(4)葡萄糖酸钙在乙醇中的溶解度是微溶,可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙的析出,

故答案为:可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙的析出;

(5)洗涤沉淀,应避免沉淀溶解,且能将沉淀吸附物冲洗去,可用乙醇-水混合溶液,如只用水,则造成葡萄糖酸钙溶解而损失,只用乙醇,不能将杂质全被洗去,

故答案为:C.

解析

解:(1)由于实验中需要能够控制滴加溴和水浴加热,A不能控制添加溴,C没有进行水浴加热,故装置B最合适,由于葡萄糖是一种多羟基的醛,所以可以被弱氧化剂氧化成羧酸类,酸性高锰酸钾溶液可以氧化羟基,A、D会产生重金属杂质离子,通过醛类催化氧化是最合适的,

故答案为:B;C;

(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余,其目的是:提高葡萄糖酸的转化率,符合强酸制备弱酸原理,氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙,不宜用CaCl2替代CaCO3

故答案为:提高葡萄糖酸的转化率;氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙;

(3)温度高时,葡萄糖酸钙的溶解度较大,趁热过滤,可避免葡萄糖酸钙的损失,

故答案为:防止葡萄糖酸钙冷却结晶析出;

(4)葡萄糖酸钙在乙醇中的溶解度是微溶,可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙的析出,

故答案为:可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙的析出;

(5)洗涤沉淀,应避免沉淀溶解,且能将沉淀吸附物冲洗去,可用乙醇-水混合溶液,如只用水,则造成葡萄糖酸钙溶解而损失,只用乙醇,不能将杂质全被洗去,

故答案为:C.

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