【題目】以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下:
(1)鉛是碳的同族元素,且比碳多4個電子層,則鉛位于元素周期表第____周期___族
(2)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應生成PbSO4的離子方程式是________________。
(3)過程Ⅰ中,F(xiàn)e2+催化過程可表示為:
i:2Fe2++ PbO2+4H++SO42=2Fe3++PbSO4+2H2O ii: ……
① 寫出ii的化學方程式:_________________________。
② 請設計實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入__________溶液,溶液無顏色變化,再加入少量PbO2,溶液變?yōu)?/span>________色。
b.向a得到的溶液中加入___________________,溶液恢復原來的顏色。
(4)過程II中過濾操作所需要的玻璃儀器有__________________________。
【答案】六 IVA Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O Pb+Fe2(SO4)3=2FeSO4+PbSO4 KSCN 紅色 過量Pb 燒杯、玻璃棒、漏斗
【解析】
以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,含鉛廢料加入硫酸亞鐵、稀硫酸加熱反應過濾得到PbSO4粗品,加入10%的氫氧化鈉溶液加熱反應,冷卻過濾得到PbO粗品,粗PbO提純得到純 PbO。
(1)鉛是碳的同族元素,且比碳多4個電子層,則鉛有六個電子層,碳位于第四主族,則鉛位于元素周期表第六周期IVA族;
正確答案:六 IVA
(2)根據(jù)題給化學工藝流程知,過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水,離子方程式書寫時注意只有易溶于水的強電解質(zhì)才可以拆成離子的形式;
正確答案:Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O;
(3)①催化劑通過參加反應,改變反應歷程,降低反應的活化能,加快化學反應速率,而本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)反應前后保持不變.根據(jù)題給信息知反應i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則反應ii中Fe3+應該被Pb還原為Fe2+,化學方程式為:Pb+Fe2(SO4)3= FeSO4+PbSO4
正確答案:Pb+Fe2(SO4)3=2FeSO4+PbSO4;
②a實驗證明發(fā)生反應i,則b實驗需證明發(fā)生反應ii,實驗方案設計注意鐵離子特征反應的應用,a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅,亞鐵離子被氧化為鐵離子,
b.取a中紅色溶液少量,溶液中存在平衡,F(xiàn)e3++3SCN-=Fe(SCN)3,加入過量Pb,和平衡狀態(tài)下鐵離子反應生成亞鐵離子,平衡逆向進行充分反應后,紅色褪去,
正確答案: 紅色 過量Pb
(3)過濾操作需要用到的儀器用品:燒杯、漏斗、帶鐵圈的鐵架臺、玻璃棒、濾紙;玻璃儀器有燒杯、漏斗、、玻璃棒;
正確答案:燒杯、玻璃棒、漏斗。
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【題目】根據(jù)題意解答
(1)某實驗小組同學進行如下實驗,以檢驗化學反應中的能量變化,實驗中發(fā)現(xiàn),反應后①中的溫度升高;②中的溫度降低.由此判斷鋁條與鹽酸的反應是___________熱反應,Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應是________________________熱反應.反應過程___________________________(填“①”或“②”)的能量變化可用圖2表示.
(2)為了驗證Fe3+與Cu2+氧化性強弱,下列裝置能達到實驗目的是_________(填序號).
(3)將CH4設計成燃料電池,其利用率更高,裝置如圖4所示(a、b為多孔碳棒)處電極入口通甲烷(填A或B),其電極反應式為_____________________ .
(4)如圖5是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.請回答下列問題:
①當電極a為Al、電極b為Cu、電解質(zhì)溶液為稀硫酸時,寫出該原電池正極的電極反應式為___________________________ .
②當電極a為Al、電極b為Mg、電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時,該原電池的正極為_______;該原電池的負極反應式為_____________________________.
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【題目】氨基鈉(NaNH2)是制取靛青染料、肼和氰化鈉等工業(yè)品的原料,可將氨通過 250 -360℃金屬鈉制得。氨基鈉在空氣中易氧化、易燃,與水強烈反應,露置空氣中易吸收水分和二氧化碳。某化學實驗小組擬采用如圖所示的裝置制備氨基鈉,回答下列相關(guān)問題:
(1)上面各裝置組裝為制取氨基鈉裝置時,按氣體流向合理的連接順序為___________(選填編號)。
Ⅰ.a-b-c-f-g-d-e-h-i Ⅱ.a-d-e-f-g-h-i-b-c
Ⅲ.a-h-i-f-g-d-e-b-c Ⅳ.a-h-i-b-c-f-g-d-e
(2)儀器組裝完成后下一步的操作名稱是_________________________________。
(3)A裝置中加入試劑合理的是______________________。簡述A中產(chǎn)生氨氣的原理______________________。
a.濃氨水 b.濃氨水與CaO c.NH4C1與Ca(OH)2
(4)裝置B的作用是______________________(答出兩條)。
(5)裝置C中盛放的試劑為______________________。
(6)下列實驗操作步驟合理的順序為______________________(用步驟序號填空)。
①點燃D處酒精燈加熱 ②打開分液漏斗活塞,使產(chǎn)生氣體并通入一段時間 ③充分反應后停止加熱 ④關(guān)閉分液漏斗活塞;步驟②的目的是______________________。
(7)為簡化制備裝置,甲同學提出可用裝有五氧化二磷的球形干燥管代替原裝置的末端兩個儀器,乙同學認為甲的方案不可行,乙的理由可能是_________________________________。
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【題目】傳統(tǒng)接觸法制取硫酸能耗大,污染嚴將燃料電池引人硫酸生產(chǎn)工藝可有效解決能耗和環(huán)境污染問題,同時提供電能。以燃料電池為電源電解硫酸銅溶液的工作原理示意圖如下所示。
下列說法不正確的是( )
A. b極為正極,電極反應式為O2+4H++4e-=2H20
B. H+由a極通過質(zhì)子交換膜向b極移動
C. 該燃料電池的總反應式為2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
D. 若a極消耗2.24 L(標準狀況)SO2,理論上c極,有6.4g銅析出
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【題目】如圖是CO2生產(chǎn)甲醇的能量變化示意圖.下列說法正確的是
A. E2-E1是該反應的熱效應
B. E3-E1是該反應的熱效應
C. 實現(xiàn)變廢為寶,且有效控制溫室效應
D. 該反應放熱,在常溫常壓下就能進行
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【題目】硫酸銨[(NH4)2SO4]一種優(yōu)良的氮肥(俗稱肥田粉),適用于一般土壤和作物,能使枝葉生長旺盛,提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量,增強作物對災害的抵抗能力,可作基肥、追肥和種肥,與氫氧化鈣在加熱的條件下可以生成氨氣。根據(jù)所學知識回答下列問題:
(1)基態(tài)S原子的價電子排布式為____________,能量最高的電子所處的能層的符號為_________。
(2)SO42-空間構(gòu)型為__________,中心原子的軌道雜化方式是________,寫出一個與SO42-互為等電子體的分子的化學式__________。
(3)氨氣的沸點(-33.5℃)高于硫化氫的沸點(-60.4℃)的主要原因是:_____________________________。
(4)O、N、S的第一電離能從大到小的順序是___________________。
(5)硫酸銅溶液中通入過量的氨氣會生成[Cu(NH3)4]SO4,1mol的[Cu(NH3)4]2+中σ鍵的個數(shù)為________。
(6)以四氯化鈦、碳化鈣、疊氮酸鹽作原料,可以生成碳氮化鈦化合物。其結(jié)構(gòu)如下圖所示,這種碳氮化鈦化合物的化學式為________。若將該晶體的晶胞重新切割,使碳原子位于新晶胞的上下面心,則氮原子在新晶胞中的位置是__________________________________。
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【題目】能源、環(huán)境與生產(chǎn)生活和社會發(fā)展密切相關(guān)。
(1)工業(yè)上利用CO和H2在催化劑作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ,已知反應中有關(guān)物質(zhì)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表所示:
化學鍵 | H—H | C—O | C≡O | H—O | C—H |
E/(kJ/mol) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
則 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=__________kJmol-1
(2)以甲醇為燃料的新型電池,其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池。如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。
B極為電池______極,B極的電極反應式為_________________________________。
(3)參考合成反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù),回答下列問題:
溫度/℃ | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常數(shù) | 667 | 100 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
①該反應正反應是 ___________(填“放熱”或“吸熱”)反應;
②在T℃時,1L密閉容器中,投入0.1molCO和0.2molH2,達到平衡時,CO轉(zhuǎn)化率為50%,則T=__________℃。
(4)CH3OH也可由CO2和H2合成。在體積為1L的密閉容器中,充入lmolCO2和3molH2,一定條件下反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= — 49.0kJ/mol,測得CO2和CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖所示。
①該反應的平衡常數(shù)表達式為K=_______;從反應開始到10min,v(H2)=_____mol/(L·min);
②下列情況能說明該反應一定達到平衡狀態(tài)的是___________(填字母)
A.v(CO2)消耗 = v(CH3OH)生成
B.氣體的密度不再隨時間改變
C.CO2和CH3OH的濃度之比不再隨時間改變
D.氣體的平均相對分子質(zhì)量不再隨時間改變
③為了加快化學反應速率且使體系中氣體的物質(zhì)的量增大,只改變下列某一條件,可采取的措施有__ (填字母)
A.升高溫度 B.縮小容器體積
C.再充入CO2氣體 D.使用合適的催化劑
④相同溫度下,在另一個容積為1 L的密閉容器中充入2mol CH3OH(g)和2molH2O(g),達到平衡時CO2的濃度_______(填“>”、“ <”或“=”)0.25mol/L。
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【題目】用純凈的CaCO3與l00mL稀鹽酸反應制取CO2,實驗過程記錄如圖所示(CO2的體積己折算為標準狀況下的體積)。下列分析正確的是
A. EF段,用鹽酸表示該反應的平均反應速率為0.4mol/(L·min)
B. OE段表示的平均速率最快
C. OE、EF、FG三段中,該反應用二氧化碳表示的平均反應速率之比為2:6:7
D. F點收集到的CO2的量最多
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【題目】右圖的裝置中,干燥燒瓶中盛有某種氣體,燒杯和膠頭滴管內(nèi)盛裝某種溶液。擠壓膠頭滴管的膠頭,下列與實驗事實不相符的是
A.CO2(飽和NaHCO3溶液)無色噴泉
B.NO2(H2O含石蕊)紅色噴泉
C.NH3(H2O含石蕊)藍色噴泉
D.HCl(AgNO3溶液)白色噴泉
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