题目内容
【题目】K3[Fe(C2O4)3]·3H2O〔三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体〕是制备负载型活性铁催化剂的主要原料,也是一些有机反应很好的催化剂。下图是在实验室制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的流程:
回答下列问题:
(1)步骤I中加入稀硫酸的目的是_______________。
步骤II中发生的主要化学反应为一可逆过程,其离子方程式为_______________。
常温下,该反应的平衡常数K=_______________[已知常温下:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5、Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7]
(2)下列试剂均可将FeC2O4氧化为K3[Fe(C2O4)3],最适宜作为“试剂a”的是_______________(填序号)
a.氯水b.酸性KMnO4溶液c.H2O2溶液d.稀硝酸
(3)使用托盘天平称量制得的K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量。天平平衡时,右盘内砝码的总质量为20 g.游码示数如图所示,则制得晶体的质量为___________g,该实验中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的产率为_______________。(已知: K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的相对分子质量为491,FeSO4·7H2O的相对分子质量为278)
(4)某研究小组将K3[Fe(C2O4)3〕在一定条件下加热分解后,利用下图所示装置(可重复使用)确认所得含碳元素的气体产物为CO和CO2。
按气流从左到右的方向,装置的连接顺序为_______________(填装置序号) ;确认气体产物中含CO的现象为_______________。
【答案】抑制Fe2+水解 Fe2++ H2C2O4FeC2O4↓+2H+ 14.4 c 21.9 44.6% DCDBAD A中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
【解析】
(1) 步骤Ⅰ中:亚铁离子在水溶液中水解:Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,溶解的过程中要加入几滴稀硫酸,目的是抑制Fe2+水解;
在步骤I制备的溶液中加入25mL饱和H2C2O4溶液,搅拌并加热煮沸,晶体颗粒长大形成黄色FeC2O42H2O沉淀,离子方程式为Fe2++ H2C2O4FeC2O4↓+2H+;
Fe2++ H2C2O4FeC2O4↓+2H+的平衡常数K=,
根据H2C2O4H++ HC2O4-,HC2O4-H++ C2O42-,
K1=,K2=
根据的溶解平衡方程式:FeC2O4Fe2++ C2O42-,Ksp(FeC2O4)=c(Fe2+)c (C2O42-),
可知,K===14.4,
故答案为:抑制Fe2+水解;Fe2++ H2C2O4FeC2O4↓+2H+;14.4;
(2)为了不引入杂质,将FeC2O4氧化为K3[Fe(C2O4)3],最好需要双氧水,
故选选c;
(3)根据题意和图示,制得晶体的质量为21.9g;27.8gFeSO4·7H2O的物质的量为=0.1mol,根据铁元素守恒,理论上可以生成0.1molK3[Fe(C2O4)3]·3H2O,质量为49.1g,K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的产率为×100%=44.6%,
故答案为:21.9;44.6%;
(4)二氧化碳能够是澄清石灰水变浑浊,一氧化碳具有还原性,被氧化生成二氧化碳,因此首先检验二氧化碳,除净二氧化碳后再检验一氧化碳,从左到右,装置的连接顺序为DCDBAD,当看到第一个澄清石灰水变浑浊,证明有二氧化碳,当看到A中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊,证明有一氧化碳,
故答案为:DCDBAD;A中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊。
【题目】氮氧化物是评价空气质量的控制标准之一,作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。
(1)下列关于氮氧化物有关叙述不正确的是:_______(填序号)
①对人体及动物有毒害作用;②造成土壤污染;③一氧化氮可结合血红蛋白造成人体缺氧;④是形成酸雨、酸雾的主要原因之一; ⑤增高大气温度;⑥与碳氢化合物形成光化学烟雾;⑦参与臭氧层的破坏;⑧一氧化氮分子作为一种传递神经信息的 信使分子 ,在使血管扩张,免疫,增强记忆力
(2)用CH4催化还原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=-1160kJ·mol-1
2NO2(g)+N2(g) 4NO(g) ΔH=+293 kJ·mol-1
则该条件下,CH4催化还原NO2消除污染的热化学方程式为_______________。
(3)T1℃时,在刚性反应器中以投料比为1:3的NO(g)与O2(g)反应,其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,NO(g)完全反应]。
t/min | 0 | 40 | 80 | 160 | 260 | 700 | ∞ |
p/kPa | 32.8 | 30.7 | 29.9 | 29.4 | 29.2 | 28.8 | 26.9 |
①NO(g)与O2(g)合成的反应速率v=4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1),t=42 min时,测得体系中p(O2)=22.4 kPa,则此时的v=_________kPa·min-1(计算结果保留1位小数)。
②若降低反应温度至T2℃,则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(T2℃)_________(填“大于”“等于”或“小于”)26.9kPa,原因是___________________________________。
③T1℃时,反应N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常数Kp=___kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,是指平衡时体系中生成气体压强幂之积与反应物气体压强幂之积的比值。计算结果保留3位小数)。
(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-(两者物质的量之比为1:1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的_____(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式:______________。