【題目】用納米Fe/Ni復(fù)合材料能去除污染水體的NO3,Ni不參與反應(yīng)。離子在材料表面的活性位點吸附后發(fā)生反應(yīng),活性位點被其他附著物占據(jù)會導(dǎo)致速率減慢(NH4+無法占據(jù)活性位點)。反應(yīng)過程如圖所示:
(1)酸性環(huán)境中,納米Fe/Ni去除NO3分兩步,將步驟ii補(bǔ)充完整:
ⅰ.NO3+Fe+2H+=NO2+Fe2++H2O
ⅱ.□ +□ +□H+=□Fe2++□ +□ ______
(2)初始pH=2.0的廢液反應(yīng)15min后,出現(xiàn)大量白色絮狀物,過濾后很快變成紅褐色,結(jié)合化學(xué)用語解釋整個變化過程的原因_________。
(3)水體初始pH會影響反應(yīng)速率,不同pH的硝酸鹽溶液與納米Fe/Ni反應(yīng)時,溶液中隨時間的變化如圖1所示。(注:c0(NO3)為初始時NO3的濃度。)
①為達(dá)到最高去除率,應(yīng)調(diào)水體的初始pH=______。
②t<15min,pH=2.0的溶液反應(yīng)速率最快,t>15min,其反應(yīng)速率迅速降低,原因分別是_______。
(4)總氮量指溶液中自由移動的所有含氮微粒濃度之和,納米Fe/Ni處理某濃度硝酸鹽溶液時,隨時間的變化如圖2所示。40min時總氮量較初始時下降,可能的原因是_____。
(5)利用電解無害化處理水體中的NO3,最終生成N2逸出。其裝置及轉(zhuǎn)化圖如圖所示:
①陰極的電極反應(yīng)式為___________。
②生成N2的離子方程式為_________。
【答案】1NO3-+3Fe+8H+=3Fe2++1NH4++2H2O Fe2+在水中發(fā)生水解,Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,隨著反應(yīng)進(jìn)行,c(H+)減小,平衡右移,產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀,之后發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,變成紅褐色的Fe(OH)3。 6.5 pH=2的溶液中,t<15min時,溶液中H+濃度較高,因此反應(yīng)速率較快,溶液中產(chǎn)生Fe2+和pH上升速率較快,t>15min時,產(chǎn)生大量Fe(OH)2,附著在活性位點上,減小接觸面積,因此反應(yīng)速率迅速下降 反應(yīng)過程中H+被消耗,溶液pH升高,t=40min時,溶液中含N物質(zhì)主要以NH4+的形式存在,一部分NH4+生成NH3逸出。(反應(yīng)過程中NO2被Fe還原產(chǎn)生N2逸出。) NO3+8e+10H+=NH4++3H2O 2NH4++3HClO=N2↑+3Cl+5H++3H2O
【解析】
(1)根據(jù)流程圖,步驟ii是NO3-與Fe發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe2+和NH4+;
(2)反應(yīng)生成Fe2+在水中發(fā)生水解生成Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2沉淀被氧化為紅褐色的Fe(OH)3;
(3)①根據(jù)圖1,初始pH=6.5時,NO3去除率最高;②活性位點被其他附著物占據(jù)會導(dǎo)致速率減慢;
(4)隨溶液pH升高一部分NH4+生成氨氣放出;
(5)①陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng);②NH4+被HClO氧化為N2。
(1)步驟ii是NO3-與Fe發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe2+和NH4+,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒配平離子方程式為NO3-+3Fe+8H+=3Fe2++NH4++2H2O;
(2)初始pH=2.0的廢液反應(yīng)15min后,出現(xiàn)大量白色絮狀物,過濾后很快變成紅褐色的原因是Fe2+在水中發(fā)生水解反應(yīng)Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,隨著反應(yīng)進(jìn)行,c(H+)減小,平衡右移,產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀,之后發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,變成紅褐色的Fe(OH)3。
(3)①根據(jù)圖1,初始pH=6.5時,NO3去除率最高,所以為達(dá)到最高去除率,應(yīng)調(diào)水體的初始pH=6.5;
②pH=2的溶液中,t<15min時,溶液中H+濃度較高,因此反應(yīng)速率較快,溶液中產(chǎn)生Fe2+和pH上升速率較快,t>15min時,產(chǎn)生大量Fe(OH)2,附著在活性位點上,減小接觸面積,因此反應(yīng)速率迅速下降;
(4)反應(yīng)過程中H+被消耗,溶液pH升高,t=40min時,溶液中含N物質(zhì)主要以NH4+的形式存在,一部分NH4+生成NH3逸出。
(5)①根據(jù)圖示,陰極NO3得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH4+,陰極反應(yīng)方程式是NO3+8e+10H+=NH4++3H2O;
②NH4+被HClO氧化為N2,反應(yīng)的離子方程式是2NH4++3HClO=N2↑+3Cl+5H++3H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】亞氯酸鈉常用作漂白劑。某化學(xué)小組設(shè)計實驗制備亞氯酸鈉,并進(jìn)行雜質(zhì)分析。
實驗I 按圖裝置制備NaC1O2晶體
已知:①C1O2為黃綠色氣體,極易與水反應(yīng)。
②NaC1O2飽和溶液在低于38℃時析出NaC1O2·3H2O晶體,高于38℃時析出NaC1O2晶體,溫度高于60℃時NaC1O2分解生成NaC1O3和NaCl。
(1)裝置A中b儀器的名稱是____;a中能否用稀硫酸代替濃硫酸____(填“能”或“不能”),原因是____。
(2)A中生成C1O2的化學(xué)反應(yīng)方程式為____。
(3)C中生成NaC1O2時H2O2的作用是____;為獲得更多的NaC1O2,需在C處添加裝置進(jìn)行改進(jìn),措施為____。
(4)反應(yīng)后,經(jīng)下列步驟可從C裝置的溶液中獲得NaC1O2晶體,請補(bǔ)充完善。
i.55℃時蒸發(fā)結(jié)晶 ii.__________ ii.用40℃熱水洗滌 iv.低于60℃干燥,得到成品
實驗Ⅱ 樣品雜質(zhì)分析
(5)上述實驗中制得的NaC1O2晶體中還可能含有少量中學(xué)常見的含硫鈉鹽,其化學(xué)式為____,實驗中可減少該雜質(zhì)產(chǎn)生的操作(或方法)是____(寫一條)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示是某學(xué)生設(shè)計的實驗室制備并干燥Cl2及吸收多余氯氣的實驗裝置圖,請回答:
(1)指出上述圖中的各處錯誤:①_______;②_________;③_________;④_________。
(2)在改進(jìn)后的裝置中,下列物質(zhì)的作用分別是:①飽和食鹽水________;②濃硫酸_________;③NaOH溶液_________。
(3)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。①圓底燒瓶中進(jìn)行的離子方程式_____________;
②NaOH溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式____________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列反應(yīng)中,調(diào)節(jié)反應(yīng)物用量或濃度,不會改變反應(yīng)產(chǎn)物的是( )
A.鐵在硫蒸氣中燃燒
B.H2SO4與Cu反應(yīng)
C.二氧化硫通入澄清石灰水
D.硫酸中加入鋅粉
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某研究小組為探究SO2和Fe(NO3)3溶液反應(yīng)的實質(zhì),設(shè)計了如圖所示裝置進(jìn)行實驗。已知:1.0 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液的pH=1。請回答下列問題:
(1)裝置A中用于滴加濃硫酸的儀器名稱為_________,裝置A中發(fā)生的化學(xué)方程式是________。
(2)為排除空氣對實驗的干擾,滴加濃硫酸之前應(yīng)進(jìn)行的操作是________________。
(3)裝置B中產(chǎn)生了白色沉淀,其成分是______________,說明SO2具有____________性。
(4)分析B中產(chǎn)生白色沉淀的原因。
觀點1:SO2與Fe3+反應(yīng);
觀點2:在酸性條件下SO2與反應(yīng)。
觀點3:___________________________;
①若觀點1正確,裝置B中反應(yīng)的離子方程式是______________,證明該觀點應(yīng)進(jìn)一步確認(rèn)生成的新物質(zhì),其實驗操作及現(xiàn)象是_______。
②按觀點2,裝置B中反應(yīng)的離子方程式是___________。
③有人認(rèn)為,如將裝置B中的Fe(NO3)3溶液替換為等體積的下列溶液,在相同條件下進(jìn)行實驗,也可驗證觀點2是否正確。此時應(yīng)選擇最佳試劑是_________(填字母)。
A.3.0 mol·L-1 NaNO3溶液和0.1 mol·L-1硫酸等體積混合的溶液
B.6.0 mol·L-1 NaNO3溶液和0.2 mol·L-1鹽酸等體積混合的溶液
C.1.5 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液
D.1 mol·L-1稀硝酸
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某學(xué)習(xí)小組利用下圖裝置探究銅與濃H2SO4的反應(yīng)(夾持裝置和A中加熱裝置已略,氣密性已檢驗)。
資料:微量Cu2+與過量NaOH溶液發(fā)生反應(yīng):Cu2++4OH =[Cu(OH)4]2,[Cu(OH)4]2溶于甘油形成特征的絳藍(lán)色溶液。
編號 | 實驗用品 | 實驗現(xiàn)象 | |
I | 10mL 15mol/L 濃H2SO4溶液 | 過量銅片 | 劇烈反應(yīng),品紅溶液褪色,150℃時銅片表面產(chǎn)生大量黑色沉淀,繼續(xù)加熱,250℃時黑色沉淀消失。 |
II | 10mL 15mol/L 濃H2SO4溶液 | 適量銅片 | 劇烈反應(yīng),品紅溶液褪色,150℃時銅片表面產(chǎn)生少量黑色沉淀,繼續(xù)加熱,250℃時黑色沉淀消失。 |
(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。
(2)將裝置C補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑________。
(3)實驗I中,銅片表面的黑色沉淀可能含CuO、Cu2S或CuS。為探究黑色沉淀的成分,取出反應(yīng)后的銅片,用水小心沖洗后,進(jìn)行下列操作:
i. 黑色沉淀脫落,一段時間后,上層溶液呈無色。 | ii. 開始時,上層溶液呈無色,一段時間后,上層溶液呈淡藍(lán)色。 |
甲認(rèn)為通過上述兩個實驗證明黑色沉淀不含CuO,理由是________。
②乙同學(xué)認(rèn)為僅通過顏色判斷不能得出上述結(jié)論,理由是______。需要增加實驗iii,說明黑色沉淀不含CuO,實驗iii的操作和現(xiàn)象是_______。
(4)甲同學(xué)對黑色沉淀成分繼續(xù)探究,補(bǔ)全實驗方案:
編號 | 實驗操作 | 實驗現(xiàn)象 |
iv | 取洗凈后的黑色沉淀,加入適量_____溶液,加熱。 | 黑色沉淀全部溶解,試管上部出現(xiàn)紅棕色氣體,底部有淡黃色固體生成。 |
(5)用儀器分析黑色沉淀的成分,數(shù)據(jù)如下:
150℃取樣 | 230℃取樣 |
銅元素3.2g,硫元0.96g。 | 銅元素1.28g,硫元0.64g。 |
230℃時黑色沉淀的成分是__________。
(6)為探究黑色沉淀消失的原因,取230℃時的黑色沉淀,加入濃H2SO4,加熱至250℃時,黑色沉淀溶解,有刺激性氣味的氣體生成,試管底部出現(xiàn)淡黃色固體,溶液變藍(lán)。用化學(xué)方程式解釋原因____。
(7)綜合上述實驗過程,說明Cu和濃H2SO4除發(fā)生主反應(yīng)外,還發(fā)生著其他副反應(yīng),為了避免副反應(yīng)的發(fā)生,Cu和濃H2SO4反應(yīng)的實驗方案是______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定條件下,在體積為3 L的密閉容器中,一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇(催化劑為Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
根據(jù)題意完成下列各題:
(1)反應(yīng)達(dá)到平衡時,平衡常數(shù)表達(dá)式K=______,升高溫度,K值________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)在500 ℃,從反應(yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=_____。[(用n(B)、t(B)表示]。
(3)在其他條件不變的情況下,對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2,則下列有關(guān)該體系的說法正確的是 ________
a.氫氣的濃度減小 b.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率也加快
c.甲醇的物質(zhì)的量增加 d.重新平衡時n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)據(jù)研究,反應(yīng)過程中起催化作用的為Cu2O,CO可能使催化劑中毒(失效),反應(yīng)體系中含少量CO2有利于維持催化劑Cu2O的量不變,原因是:_________(用化學(xué)方程式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鹵代烴R—CH2—CH2—X中的化學(xué)鍵如下圖所示,則下列說法正確的是
A. 當(dāng)該鹵代烴發(fā)生水解反應(yīng)時,被破壞的鍵是①和②
B. 當(dāng)該鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)時,被破壞的鍵是①和③
C. 當(dāng)該鹵代烴發(fā)生取代反應(yīng)時,被破壞的鍵是①
D. 當(dāng)該鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)時,被破壞的鍵是①和②
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】Fe、Ni、Pt在周期表中同族,該族元素的化合物在科學(xué)研究和實際生產(chǎn)中有許多重要用途。
(1)①Fe在元素周期表中的位置為________。
②已知FeO晶體晶胞結(jié)構(gòu)如NaCl型,Fe2+的價層電子排布式為________,陰離子的配位數(shù)為_______。
③K3[Fe(CN)5NO]的組成元素中,屬于第二周期元素的電負(fù)性由小到大的順序是_______。
④把氯氣通入黃血鹽(K4[Fe(CN)6])溶液中,得到赤血鹽(K3[Fe(CN)6]),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。
(2)鉑可與不同的配體形成多種配合物。分子式為[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配體是______;該配合物有兩種不同的結(jié)構(gòu),其中呈橙黃色的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)比較不穩(wěn)定,在水中的溶解度大;呈亮黃色的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,在水中的溶解度小,下圖圖1所示的物質(zhì)中呈亮黃色的是______(填“A”或“B”),理由是________。
(3)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如上圖圖2所示。儲氫原理為:鑭鎳合金吸咐H2,H2解離為H儲存在其中形成化合物。若儲氫后,氫原子占據(jù)晶胞中上下底面的棱心和上下底面的面心,則形成的儲氫化合物的化學(xué)式為_______。
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