题目内容
【题目】铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用,如高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂;又知高炉炼铁过程中发生的主要反应为:
Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)+ Q kJ,下表中是该反应在不同温度下的平衡常数 :
温度/℃ | 1000 | 1115 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(1)该反应的平衡常数表达式K=______;Q______0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,此时υ正___υ逆(填“>”、“<”或“=”).经过10min,在1000℃达到平衡,则该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=______;
(3)已知:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。 K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有____________、____________;
(4)高铁酸钾水溶液中FeO42-的存在形态及它们的物质的量分数随pH的变化如下图所示:
(i)pH=2时溶液存在如下等量关系: c(K+)=_____________;
(ii)向pH=6的溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为_________。
【答案】 > > 0.006 mol/(Lmin) 杀菌消毒 净水(吸附悬浮物) 2c(H2FeO4)+2 c(H3FeO4+)+2 c(HFeO4-) HFeO4-+OH-→ FeO42-+H2O
【解析】
(1)根据平衡常数表达式分析解答;
(2)运用三段式法根据平衡移动原理进行分析解答;
(3)根据物质性质及净水原理分析解答;
(4)根据物料守恒及图示中离子存在信息分析解答。
(1)K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,纯固体不能列入表达式中,则K=,由表格数据可知,温度越高,K越小,反应为放热反应,则Q>0,故答案为:;>;
(2)1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,Qc==1<K=4.0,平衡正向移动,则此时υ正>υ逆;
则,解得x=0.06mol/L, v(CO2)=,故答案为:>:0.006 mol/(Lmin);
(3)K2FeO4具有强氧化性,还原产物铁离子水解生成胶体,则净化水时的作用为杀菌消毒、净水(吸附悬浮物),故答案为:杀菌消毒;净水(吸附悬浮物);
(4)(i)pH=2时,K2FeO4溶液中离子为H3FeO4+、HFeO4-,还存在H2FeO4,由物料守恒可知,c(K+)=2c(H2FeO4)+2 c(H3FeO4+)+2 c(HFeO4-),故答案为:2c(H2FeO4)+2 c(H3FeO4+)+2 c(HFeO4-);
(ii)pH=6的溶液中加入KOH溶液,KOH与HFeO4-反应,离子方程式为:HFeO4-+OH-= FeO42-+H2O,故答案为: HFeO4-+OH-= FeO42-+H2O。
【题目】某探究小组设计如图所示装置(夹持、加热仪器略),模拟工业生产进行制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验。查阅资料,有关信息如下:
①制备反应原理: C2H5OH + 4Cl2→CCl3CHO+5HCl
可能发生的副反应:
C2H5OH + HCl→C2H5Cl+H2O
CCl3CHO + HClO→CCl3COOH (三氯乙酸) +HCl
②相关物质的部分物理性质:
C2H5OH | CCl3CHO | CCl3COOH | C2H5Cl | |
熔点/℃ | -1 14.1 | -57.5 | 58 | -138.7 |
沸点/℃ | 78.3 | 97.8 | 198 | 12.3 |
溶解性 | 与水互溶 | 可溶于水、乙醇 | 可溶于水、乙醇 | 微溶于水,可溶于乙醇 |
(1)装置B中盛放的试剂是___________;装置E的作用是_______;
(2)若撤去装置C,可能导致装置D中副产物________(填化学式)的量增加;装置D可采用________加热的方法以控制反应温度在70℃左右。
(3)反应结束后,可采用_________的方法从D中的混合物分离出CCl3COOH,除酒精灯、接液管、温度计、锥形瓶外,所需玻璃仪器有_________。
(4)测定产品纯度:称取产品0.30 g配成待测溶液,加入0.1000 mol/L碘标准溶液20.00 mL,再加入适量Na2CO3溶液,反应完全后,加盐酸调节溶液的pH,立即用0.0200 mol/LNa2S2O3溶液滴定至终点。进行平行实验后,测得消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。则产品的纯度为____。(保留3位有效数字)
滴定的反应原理:CCl3CHO +OH—→CHCl3 + HCOO- HCOO-+ I2 → H+ + 2I-+ CO2↑ I2 + 2S2O32-→2I- + S4O62-
(5)请设计实验方案证明三氯乙酸的酸性比乙酸强:________