用二氧化氯(ClO2)、铁酸钠(Na2FeO4摩尔质量为166g/mol)等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl-和Fe3+。
(1)如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,那么,ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是________>__________>__________。
(2)Na2FeO4溶于水会放出一种无色无味气体,其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为_______________。
(3)工业以CH3OH与NaClO3为原料在酸性条件下制取ClO2,同时产生CO2气体,已知该反应分为两步进行,第一步为2ClO3-+2Cl-+4H+=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。
①写出第二步反应的离子方程式______________。
②工业生产时需在反应物中加少量Cl-,其作用是________________。
③生产中会发生副反应ClO3-+Cl-+H+-Cl2↑+H2O(未配平),若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3/73,则起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为____________。
(4)已知二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。ClO2也可以看做是亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸在60℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸收装置。请问:![]()
①A部分还应添加温度控制(如水浴加热)装置,B部分还应补充什么装置___________;
②C中应装的试剂为____________。C中发生反应的化学方程式为:________________。
(1)ClO2; Cl2 Na2FeO4 (2) 4FeO42-+10 H2O=4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑(3) ①CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+.②催化剂③1:6.1(4)①(冰水)冷凝②NaOH溶液 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O
解析试题分析:(1) ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率分别是ClO2: 67.5g÷5mol=" 13.5g/mol;" Na2FeO4: 166g÷3mol=55.33g/mol;Cl2:71g/ 2mol=35.5g/mol.所以三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2> Cl2>Na2FeO4. (2) 根据题意可得Na2FeO4把H2O氧化为O2,氧气杀菌消毒,它本身被还原为Fe3+。Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体吸附水中的悬浮物质。从而净化了水。该反应的离子方程式为:4FeO42-+10 H2O=4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑。(3)①第二步反应的离子方程式为:CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+。②由①中的两个反应方程式可以看出若转移相同的电子,Cl-的消耗与产生量相等。之所以在工业生产时要在反应物中加少量Cl-,是因为Cl-起作催化剂作用。③将第一步与第二步的方程式叠加可得总方程式:6ClO3-+CH3OH+6H+=CO2↑+6ClO2↑+5H2O。将副反应ClO3-+Cl-+H+-Cl2↑+H2O配平可得:ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3/73,假设气体的总物质的量为73mol,则Cl2为3mol;CO2和ClO2总物质的量为70mol。产生3mol的Cl2消耗NaClO3的物质的量1mol;根据方程式6ClO3-+CH3OH+6H+=CO2↑+6ClO2↑+5H2O可知产生CO2和ClO2总物质的量为70mol消耗CH3OH的物质的量为10mol;消耗 NaClO3的物质的量为60mol。所以共消耗CH3OH的物质的量为10mol;消耗 NaClO3的物质的量为60mol+3mol=61mol。因此起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为10:61=1:6.1.(4) ①因为ClO2的沸点低,容易挥发,所以B部分还应补充的装置是冷凝装置。可以用冰水进行降温。②C为尾气吸收装置,由于ClO2能与碱发生反应,所以通常用NaOH溶液来吸收。反应的方程式为:2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O。
考点:考查饮用水的不同消毒剂的消毒效率的比较、ClO2的制法、性质及涉及的化学反应原理。主要包括氧化还原反应的化学方程式、离子方程式的配平、书写、实验装置的选择、应用和有关计算的知识。
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(1)(4分)写出下列物质在水溶液中的电离方程式:
HNO3 Ba(OH)2
NaHCO3 NaHSO4
(2)(4分)在实验室制备氯气的过程中,多余的氯气通常是用氢氧化钠溶液进行吸收,请写出此反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
该化学反应中,氧化剂是 ,还原剂是 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
常见的五种盐A、B、C、D、E,它们的阳离子可能是Na+、NH4+、Cu2+、Ba2+、Al3+、Ag+、Fe3+,阴离子可能是Cl-、NO3-、SO42-、CO32-,已知:
①五种盐均溶于水,水溶液均为无色。
②D的焰色反应呈黄色。
③A的溶液呈中性,B、C、E的溶液呈酸性,D的溶液呈碱性。
④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液,只有A、C的溶液不产生沉淀。
⑤若在这五种盐的溶液中,分别加入氨水,E和C的溶液中生成沉淀,继续加氨水,C中沉淀消失。
⑥把A的溶液分别加入到B、C、E的溶液中,均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
请回答下列问题:
(1)五种盐中,一定没有的阳离子是____________;所含阴离子相同的两种盐的化学式是 。
(2)D的化学式为_________,D溶液显碱性的原因是(用离子方程式表示):
。
(3)E和氨水反应的离子方程式是___________________________________ _____。
(4)设计实验检验B中所含的阳离子:
。
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
(10分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列个问题:
(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入 (填设备名称)
(2)催化氧化阶段反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);△H<0,550 ℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。![]()
理论上要提高SO2的转化率,反应的条件应是 温 、高压(填“高”、“低”、或“常” ),但通常情况下工业生产中采用常压的原因是 。
将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa。该反应的平衡常数等于 。
(3)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。![]()
则:反应①②③④中属于氧化还原反应的是 (填数字序号),反应③的离子方程式为 。该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和温度: 、 。 ![]()
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为45.3 g的该结晶水合物,分别制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液,开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多;一段时间后有气体逸出,该气体有刺激性气味,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,加热后共计可收集到2.24 L该气体(标准状况);最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。
另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液,开始现象类似,但最终仍有白色沉淀;过滤,用稀硝酸处理沉淀物,经洗涤和干燥,得到白色固体46.6 g。
请回答以下问题:
(1)试通过计算确定该结晶水合物的化学式为 ;
(2)假设过程中向该溶液中加入的Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为2.0 mol·L-1。
①加入少量Ba(OH)2溶液,则反应的离子方程式为 ;
②加入一定量的Ba(OH)2溶液后,若所得沉淀的总物质的量最大,则反应的离子方程式为 ;
③若加入75 mL的Ba(OH)2溶液,则得到的沉淀质量为 。
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
下列是氧化还原反应也是吸热反应的是( )
| A.灼热的炭与二氧化碳反应 | B.铁和稀硫酸的反应 |
| C.氢氧化钡晶体的粉末和氯化铵晶体混合 | D.钢铁制品生锈的反应 |
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
铁溶于一定浓度的硝酸时,发生反应的离子方程式为:
aFe+bNO3-+cH+═dFe2++fFe3++gNO↑+hNO2↑+kH20,下列有关推断中,不正确的是( )
| A.2d+3f=3g+h |
| B.c+b=2d+3f |
| C.HNO3的氧化性强于Fe3+ |
| D.反应中每消耗5.6gFe,转移0.2mol~0.3mole- |
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应:Ge4++Fe2+===Fe3++Ge3+, Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+;由此可以确定Fe2+、Ge3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是
| A.Sn2+、Fe2+、Ge3+ | B.Sn2+、Ge3+、Fe2+ |
| C.Ge3+、Fe2+、Sn2+ | D.Fe2+、Sn2+、Ge3+ |
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
某反应的反应物与生成物有:K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O,已知反应过程中发生如下变化:K2Cr2O7→CrCl3,则下列说法不正确的是
| A.由此反应可知氧化性K2Cr2O7>Cl2 |
| B.氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:6 |
| C.当转移0.2mol电子时,生成的还原产物的物质的量为0.1mol |
| D.发生氧化还原反应的氯元素与参加反应的氯元素的比为3:7 |
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