题目内容
【题目】碘硫化学循环原理如图1所示.
(1)写出反应③的化学方程式 , 一定温度下,向2L密闭容器中加入2mol HI(g),测得n (H2)随时间的变化如图2所示,则该温度下该反应的平衡常数K= .
(2)写出反应①的化学方程式 , 其中SO2体现的是性.
(3)综合①②③三个反应,可看出该化学循环是为了制备某种能源气体,该气体的化学式是 .
(4)氧缺位铁酸铜(CuFe2O4﹣δ)是反应②的良好的催化剂.实验室用如下方法制得:Ⅰ.在Fe(NO3)3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量KOH溶液,加热
Ⅱ.调节pH并连续搅拌24小时
Ⅲ.过滤、干燥获得铁酸铜(CuFe2O4)
Ⅳ.在氮气保护下、1223K时煅烧CuFe2O4 , 得到CuFe2O3.86
①写出制备得到CuFe2O4的化学方程式
②研究发现:
温度 | 元素存在形式 |
1200﹣1350K | Fe3+部分转变为Fe2+ |
计算CuFe2O3.86中Fe3+与Fe2+的质量百分含量之比为 .
(5)由于该循环中H2SO4与HI发生副反应造成反应器堵塞,因此有科学家用如图3所示原理进行反应.写出阳极的电极反应式 . 请用文字说明在N极能够获得所需物质的原因是 .
【答案】
(1)2HI H2+I2;
(2)I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4;还原
(3)H2
(4)2Fe(NO3)3+Cu(NO3)2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O;43:7
(5)SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣;M极附近产生的H+通过质子交换膜移动到N极附近,与I2失电子后得到的I﹣形成HI溶液
【解析】解:(1)由图可知碘化氢分解生成单质碘和氢气,其反应的方程式为:2HI H2+I2; 2HI
H2 +I2
起始的浓度(mol/L):1 0 0
转化的浓度(mol/L):0.2 0.1 0.1
平衡的浓度(mol/L):0.8 0.1 0.1
则K= =
=
;
所以答案是:2HI H2+I2;
;(2)反应①为二氧化硫与单质碘反应生成HI和硫酸,其反应的方程式为:I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4;反应中S元素的化合价升高,则二氧化硫被氧化作还原剂,体现还原性;所以答案是:I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4;还原;(3)二氧化硫和水、碘单质发生本生反应生成硫酸、氢碘酸,碘化氢分解生成碘和氢气,所以该反应释放的能源气体为氢气;所以答案是:H2;(4)①Fe(NO3)3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量KOH溶液反应生成CuFe2O4和KNO3 , 其反应的方程式为:2Fe(NO3)3+Cu(NO3)2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O;所以答案是:2Fe(NO3)3+Cu(NO3)2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O;②设CuFe2O3.86中Fe3+个数为x,Fe2+的个数为y,
由化合价的代数和为零得:2+3x+2y+(﹣2)×3.86=0,x+y=2,则解得: =43:7,所以CuFe2O3.86中Fe3+与Fe2+的质量百分含量之比为 43:7;所以答案是:43:7;(5)电解时二氧化硫在阳极失电子生成硫酸,其电极方程式为:SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣;碘单质在N极得电子生成碘离子,M极附近产生的H+通过质子交换膜移动到N极附近,碘离子与氢离子结合形成HI;所以答案是:SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣;M极附近产生的H+通过质子交换膜移动到N极附近,与I2失电子后得到的I﹣形成HI溶液.
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【题目】实验室制备1,2﹣二溴乙烷的反应原理如下: CH3CH2OH CH2═CH2
CH2═CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚.用少量的溴和足量的乙醇制备1,2﹣二溴乙烷的装置如图所示:
有关数据列表如下:
乙醇 | 1,2﹣二溴乙烷 | 乙醚 | |
状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/gcm﹣3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
熔点/℃ | 一l30 | 9 | ﹣1l6 |
回答下列问题:
(1)在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是;(填正确选项前的字母) a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入 , 其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母) a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是;
(4)将1,2﹣二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在层(填“上”、“下”);
(5)若产物中有少量未反应的Br2 , 最好用洗涤除去;(填正确选项前的字母) a.水 b.氢氧化钠溶液 c.碘化钠溶液 d.乙醇
(6)若产物中有少量副产物乙醚.可用的方法除去;
(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是