题目内容
【题目】一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后,将所得固体完全溶于稀盐酸,制得溶液A。
(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是____________________________。
(2)推测A中可能含有的金属阳离子:①Fe3+;②只有Fe2+;③______。
甲同学为探究溶液的组成,实验如下:
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论及反应离子方程式 |
取少量溶液A于试管中,加入KSCN溶液。 | ________ | 假设②不成立,假设①或③成立;反应的离子方程式是_____________ 。 |
(3)乙同学继续探究溶液A的组成。
查阅资料:16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
实验过程:另取少量溶液A于试管中,逐滴加入酸性KMnO4溶液,充分振荡,KMnO4紫色褪去。
实验结论:__________(填写字母序号)。
a.可能有Fe2+ b.可能无Fe2+ c.一定有Fe2+
(4)结论:A中含有的阳离子是_________,简述理由:________________。
【答案】2Fe+3Cl2 2FeCl3 含有Fe3+和Fe2+ 溶液呈红色 Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3 a或b Fe3+或Fe3+和Fe2+ 还原性Fe2+>Cl-,逐滴加入的酸性KMnO4溶液,将Fe2+氧化,而使KMnO4紫色褪去,也可能是酸性KMnO4溶液将Cl-氧化,而使KMnO4紫色褪去
【解析】
(1)根据变价金属在氯气中燃烧生成高价的氯化物;
(2)A中可能含有两种金属阳离子;根据Fe3+遇KSCN溶液,溶液变红,Fe2+遇KSCN溶液,溶液不变红;
(3)根据Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化,但还原性:Fe2+>Cl-,逐滴加入的酸性KMnO4溶液,先将Fe2+氧化,而使KMnO4紫色褪去,故可能含有Fe2+;或加入的酸性KMnO4溶液,将Cl-氧化,而使KMnO4紫色褪去,据此分析解答(3)和(4).
(1)铁在氯气中燃烧生成氯化铁:2Fe+3Cl2 2FeCl3,故答案为:2Fe+3Cl2 2FeCl3;
(2)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后的固体中可能含有氯化铁和铁,将反应后的固体完全溶于稀盐酸,制得溶液A,A中可能含有Fe3+和Fe2+两种金属阳离子,Fe3+遇KSCN溶液,溶液变红,Fe2+遇KSCN溶液,溶液不变红,所以取少量溶液A于试管中,溶液呈红色,说明溶液中含Fe3+,则假设②不成立,假设①或③成立,离子方程式:Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3,故答案为:含有Fe3+和Fe2+;溶液呈红色;Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3;
(3)酸性KMnO4溶液可以氧化Fe2+、Cl-,使KMnO4紫色褪去,故溶液中可能含有Fe2+;加入的酸性KMnO4溶液也可能是被Cl-还原的,使KMnO4紫色褪去,即也可能不含Fe2+,故答案为:a或b;
(4)因为还原性Fe2+>Cl-,逐滴加入的酸性KMnO4溶液将Fe2+氧化,而使KMnO4紫色褪去,也可能是酸性KMnO4溶液被Cl-还原,而使KMnO4紫色褪去,因此A中含有的阳离子是Fe3+或Fe3+和Fe2+,故答案为:Fe3+或Fe3+和Fe2+;还原性Fe2+>Cl-,逐滴加入的酸性KMnO4溶液,将Fe2+氧化,而使KMnO4紫色褪去,也可能是酸性KMnO4溶液将Cl-氧化,而使KMnO4紫色褪去。
【题目】中科院一项新研究成果实现了甲烷高效生产乙烯,其反应为:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0
物质 | 燃烧热(kJ/mol) |
氢气 | 285.8 |
甲烷 | 890.3 |
乙烯 | 1411.5 |
(1)已知相关物质的燃烧热如表,完成热化学方程式:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH=__。
(2)温度为T1℃时,向1 L的恒容反应器中充入2 mol CH4,仅发生上述反应,反应0~15 min CH4的物质的量随时间变化如图1,实验测得10~15 min时H2的浓度为1.6 mol/L。
①若图1中曲线a、b分别表示在T1℃时,使用等质量的两种不同的催化剂时,达到平衡过程中n(CH4)变化曲线,判断:催化剂a_____b(填“优于”或“劣于”)。
②在15 min时改变反应条件,导致n(CH4)发生变化(见图1),则改变的条件可能是:_____(任答一条即可)。
(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2),其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,温度为时,k正与k逆的比值为______(填数值)。若将温度由T1升高到T2,则反应速率增大的倍数v正_______ v逆(填“>”、“=”或“<”),判断的理由是_________。
(4)科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解(如图2)。电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体,可在高温下传导O2-。
①图中C处的Pt为_______(填“阴”或“阳”)极。
②该电池工作时负极的电极反应式为________。
③用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标准状况下气体总体积为112 mL,则阴极区所得溶液在25℃时pH=_______(假设电解前后NaCl溶液的体积均为500 mL)。
【题目】据报道复旦大学修发贤教授课题组成功制备出砷化铌纳米带,并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。相关研究论文已在线发表于权威科学期刊《自然》。回答下列问题:
(1)铌元素(Nb)为一种金属元素,其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d55s1。下列是Nb的不同微粒的核外电子排布式,其中失去最外层1个电子所需能量最小的是___(填标号)。
a.[Kr]4d35s15p1b.[Kr]4d45s1c.Kr]4d2d.Kr]4d3
(2)砷为第VA族元素,砷可以与某些有机基团形成有机化合物,如(ClCH=CH)2AsCl,其中As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的VSEPR模型为____。
(3)英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖;而石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。
已知“石墨烯”的平面结构如图所示,一定条件下石墨烯与H2发生加成反应生成石墨烷,石墨烷中碳原子杂化类型是___,石墨烯导电的原因是____。
(4)石墨烯也可采用化学方法进行制备如采用六氯苯、六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸俗名为蜜石酸的熔点和水溶性:
物质 | 六氯苯 | 六溴苯 | 苯六酸 |
熔点/℃ | 231 | 325 | 287 |
水溶性 | 不溶 | 不溶 | 易溶 |
六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是____,苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异本质原因是___。
(5)出于以更高效率利用太阳光等目的研制出金红石型铌氧氮化物(NbON),比以往的光学半导体更能够吸收长波长侧的光,作为光学半导体的新材料。该化合物的晶胞有如图所示的两种构型,若晶胞的边长为apm,该晶体的密度为__g·cm-3。(NA是阿伏加德罗常数的值,相关原子量:Nb—93)