【題目】二氧化氯(ClO2)和臭氧(O3)均具有強(qiáng)氧化性,可用于水處理。ClO2是一種易溶于水的黃綠色氣體,其體積分?jǐn)?shù)超過(guò)10%時(shí)易引起爆炸;O3是一種微溶于水的藍(lán)色氣體,其體積分?jǐn)?shù)超過(guò)25%時(shí)容易引起爆炸。

1)以FeS2作還原劑,在硫酸介質(zhì)中還原NaClO3制備ClO2,同時(shí)得到Fe2(SO4)3、Na2SO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________。

2)以過(guò)氧化氫作還原劑,在硫酸介質(zhì)中還原NaClO3制備ClO2,并將制得的ClO2處理含CN廢水。實(shí)驗(yàn)室模擬該過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置(夾持裝置略)如圖1所示。

①反應(yīng)容器B應(yīng)置于30 ℃左右的水浴中,目的是__________________________________。

②通入氮?dú)獾哪康某擞欣趯?/span>ClO2排出,還有_________________________________。

ClO2處理含CN廢水的離子方程式為_______________________________________。

④裝置D的作用是________________________________

3)某科研機(jī)構(gòu)經(jīng)多次實(shí)驗(yàn),利用O3、KCl和工業(yè)廢渣(主要成分為NaNO3NaNO2)制得KNO3,相關(guān)工藝參數(shù)如圖2和圖3[濃縮蒸發(fā)水量=]。

請(qǐng)選擇最佳實(shí)驗(yàn)方案,參與完成他們的制備:將100 g廢渣加入80 mL熱水中,充分?jǐn)嚢瑁?/span>__________________________________________,在50 ℃恒溫水浴鍋中充分反應(yīng)后,過(guò)濾,__________________________,趁熱過(guò)濾,________________________, 過(guò)濾得KNO3粗品,再重結(jié)晶提純得到KNO3。(需使用的試劑及用量:60 L 0.008 g/L O3 80 g KCl固體)

【答案】2FeS2 30NaClO314H2SO4===30ClO2Fe2(SO4)315Na2SO414H2O 提高化學(xué)反應(yīng)速率,同時(shí)防止H2O2受熱分解(或答:高于30 ℃會(huì)導(dǎo)致H2O2分解,低于30 ℃會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率較低) 稀釋ClO2,防止其發(fā)生爆炸 2CN 2ClO2===2CO2N22Cl 吸收ClO2等氣體,防止污染大氣 通入60 L 0.008 g·L1O3充分反應(yīng),再加入80 g KCl固體充分反應(yīng) 然后將溶液濃縮蒸發(fā)水量25% 將濾液冷卻到10 ℃結(jié)晶

【解析】

(1)FeS2+2價(jià)鐵元素被氧化為Fe3+,-1價(jià)硫元素被氧化為SO42-NaClO3+5價(jià)氯元素被還原為+4價(jià)氯的ClO2。再根據(jù)化合價(jià)升降守恒和元素守恒配平。

(2)以過(guò)氧化氫作還原劑,在硫酸介質(zhì)中還原NaClO3制備ClO2的原理是:H2O2+2NaClO3+H2SO4=O2↑+2ClO2↑+Na2SO4+2H2O,ClO2處理含CN廢水的原理為:2CN 2ClO2===2CO2N22Cl。①H2O2作為反應(yīng)物要防止其受熱分解,但是溫度太低反應(yīng)又太慢,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。②氮?dú)夂芊(wěn)定,通入氮?dú)鈴娜芤褐汹s出ClO2,氮?dú)庀♂屃?/span>ClO2氣體,防止ClO2濃度過(guò)高發(fā)生爆炸。③ClO2具有較強(qiáng)氧化性,被還原為Cl-CN-具有較強(qiáng)還原性,+2價(jià)碳元素被氧化為CO2-3價(jià)氮元素被氧化為N2,由此寫離子方程式。④裝置D吸收尾氣中的ClO2等污染大氣的氣體。

(3)本試驗(yàn)以工業(yè)廢渣(主要成分為NaNO3NaNO2)為原料,用O3NaNO2氧化為NaNO3,用KCl固體提供K+,利用NaNO3KNO3的溶解度隨溫度變化的差異,通過(guò)重結(jié)晶的方法來(lái)制取KNO3。由圖2知濃縮蒸發(fā)水量在小于25%時(shí)KNO3的產(chǎn)率和純度都較低,濃縮蒸發(fā)水量大于25%時(shí)KNO3的產(chǎn)率和純度都有所降低,所以選擇濃縮蒸發(fā)水量為25%較合適。由圖3知冷卻結(jié)晶溫度高于10℃時(shí)KNO3的產(chǎn)率迅速減小,冷卻溫度低于10℃時(shí)KNO3的純度太低,所以冷卻結(jié)晶溫度應(yīng)選擇10℃。

(1) FeS2+2價(jià)鐵元素被氧化為Fe3+,-1價(jià)硫元素被氧化為SO42-NaClO3+5價(jià)氯元素被還原為+4價(jià)ClO2。根據(jù)化合價(jià)升降守恒和元素守恒配平,其化學(xué)反應(yīng)方程式為2FeS2 30NaClO314H2SO4===30ClO2Fe2(SO4)315Na2SO414H2O

(2)以過(guò)氧化氫作還原劑,在硫酸介質(zhì)中還原NaClO3制備ClO2的原理是:H2O2+2NaClO3+H2SO4=O2↑+2ClO2↑+Na2SO4+2H2O

H2O2作為反應(yīng)物要防止其受熱分解,但是溫度太低反應(yīng)又太慢,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。②氮?dú)夂芊(wěn)定,通入氮?dú)鈴娜芤褐汹s出ClO2,氮?dú)庀♂屃?/span>ClO2氣體,防止ClO2濃度過(guò)高發(fā)生爆炸。③ClO2具有較強(qiáng)氧化性,被還原為Cl-;CN-具有較強(qiáng)還原性,+2價(jià)碳元素被氧化為CO2,-3價(jià)氮元素被氧化為N2,由此寫離子方程式。④裝置D吸收尾氣中的ClO2等污染大氣的氣體。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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根據(jù)表中信息回答下列問(wèn)題:

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(2)寫出一定條件下甲發(fā)生聚合反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________。

(3)甲的同系物用通式CnHm表示,乙的同系物用通式CxHy表示,當(dāng)CnHm、CxHy分別出現(xiàn)同分異構(gòu)體時(shí),碳原子數(shù)的最小值n________,x________。

(4)乙具有的性質(zhì)是________(填編號(hào))。

①無(wú)色無(wú)味液體 ②有毒 ③不溶于水 ④密度比水大 ⑤能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色 ⑥任何條件下均不與氫氣反應(yīng) ⑦與溴水混合后液體分層且上層呈橙紅色

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【題目】為了測(cè)定某有機(jī)物A的結(jié)構(gòu),做如下實(shí)驗(yàn):

4.4g該有機(jī)物完全燃燒,生成 0.2mol CO23.6g水;

用質(zhì)譜儀測(cè)定其相對(duì)分子質(zhì)量,得如圖1所示的質(zhì)譜圖;

③A的核磁共振氫譜如圖2

試回答下列問(wèn)題:

1有機(jī)物A的相對(duì)分子質(zhì)量是_____________

2有機(jī)物A的實(shí)驗(yàn)式是_____________

3有機(jī)物A的分子式是_____________

4紅外光譜上發(fā)現(xiàn)A有﹣COOH2個(gè)﹣CH3則有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 ________________

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