14.某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质,过程设计如下.
提出猜想:
问题1:铁和铜都有变价,一般情况下,正二价铁的稳定性小于正三价的铁,正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗?
问题2:氧化铜有氧化性,能被H2、CO还原,它也能被氮的某种气态氢化物还原吗?
实验探究
Ⅰ.解决问题1取一定量制得的氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末;继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜;取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在.根据以上实验现象回答问题.
(1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,
(2)从实验Ⅰ可得出的结论是高温时,+1价的铜比+2价的铜稳定,而溶液中,+2价的铜比+1价的铜稳定
Ⅱ.解决问题2
设计如下装置(夹持装置未画出):

当氮的某种气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜时,观察到氧化铜由黑色变成了红色,无水硫酸铜变成蓝色,生成物中还有一种无污染的气体Y;将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后,消耗0.01mol X,测得B装置增重0.36g,并收集到0.28g单质气体Y.
(1)X气体的摩尔质量是32g/mol.
(2)C中发生反应的化学方程式为2CuO+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+N2↑+2H2O.
10.氯化铁是常见的水处理剂,利用废铁屑可制备无水氯化铁.实验室制备装置和工业制备
流程图如图:

已知:(1)无水FeCl3的熔点为555K、沸点为588K.(2)废铁屑中的杂质不与盐酸反应
(3)不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下:
温度/℃02080100
溶解度(g/100g H2O)74.491.8525.8535.7
实验室制备操作步骤如下:
Ⅰ.打开弹簧夹K1,关闭活塞K2,并打开活塞a,缓慢滴加盐酸.
Ⅱ.当…时,关闭弹簧夹K1,打开弹簧夹K2,当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a.
Ⅲ.将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl3•6H2O晶体.请回答:
(1)烧杯中足量的H2O2溶液的作用是把亚铁离子全部氧化成三价铁离子.
(2)为了测定废铁屑中铁的质量分数,操作Ⅱ中“…”的内容是装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不变(其他合理答案也给分).
(3)从FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作步骤是:加入盐酸后、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.
(4)试写出吸收塔中反应的离子方程式:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(5)捕集器温度超过673K时,存在相对分子质量为325的铁的氯化物,该物质的分子式为Fe2Cl6
(6)FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定:称取m g无水氯化铁样品,溶于稀盐酸,配制成100mL溶液;取出10.00mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入几滴淀粉溶液,并用c mol•L-1Na2S2O3溶液滴定,消耗VmL(已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-).
①滴定终点的现象是:溶液由蓝色变无色,且半分钟内不变色;
②样品中氯化铁的质量分数$\frac{162.5cV}{m}$%.
9.二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,在未来可能替代汽油、液化气、煤气等并具有优良的环保性能.工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度230~280℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ•mol-1
(1)若要增大反应①中H2的转化率,在其它条件不变的情况下可以采取的措施为BC.
A.加入某物质作催化剂  B.加入一定量CO
C.反应温度降低D.增大容器体积
(2)在某温度下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L,5min后达到平衡,CO的转化率为50%,则5min内CO的平均反应速率为0.1mol/(L•min);若反应物的起始浓度分别为:c(CO)=4mol/L,c(H2)=a mol/L;达到平衡后,c(CH3OH)=2mol/L,a=5.4mol/L.
(3)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.1kJ/mol;830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K>1.0(填“>”、“<”或“=”).
(4)二甲醚燃烧热为1455kJ•mol-1,则二甲醚燃烧的热化学方程式为CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H1=-1455kJ/mol.
(5)“二甲醚燃料电池”是一种绿色电源,其工作原理如图所示.写出a电极上发生的电极反应式CH3OCH3+3H2O-12e-═2CO2+12H+
7.汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户,汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,其污染问题也成为当今社会急需解决的问题.
Ⅰ.对汽车加装尾气净化装置,可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体.2xCO+2NOx═2xCO2+N2.当转移电子物质的量为0.8x mol时,该反应生成4.48LLN2(标准状况下).
Ⅱ.一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料.可以还原金属氧化物,可以用来合成很多有机物如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等,还可以作燃料.
(1)在压强为0.1MPa条件下,将amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0;
①该反应的平衡常数表达式为$\frac{c(CH{\;}_{3}OH)}{c(CO)c{\;}^{2}(H{\;}_{2})}$.
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是BD.
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离  C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1molCO和3molH2
(2)已知:①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
则3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.1KJ•mol-1
(3)CO-空气燃料电池中使用的电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-.该电池负极的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2
(4)甲醇也是新能源电池的燃料,但它对水质会造成一定的污染.有一种电化学法可消除这种污染.其原理是:2滴甲醇,1mL1.0mol•L-1硫酸,4mL0.1mol•L-1硫酸钴(CoSO4)混合溶液,插上两根惰性电极,通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化.实验室用如图装置模拟上述过程:
①检验电解时产生的CO2气体,井穴板穴孔内应盛放澄清石灰水溶液.
②写出净化甲醇的离子方程式6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
 0  172614  172622  172628  172632  172638  172640  172644  172650  172652  172658  172664  172668  172670  172674  172680  172682  172688  172692  172694  172698  172700  172704  172706  172708  172709  172710  172712  172713  172714  172716  172718  172722  172724  172728  172730  172734  172740  172742  172748  172752  172754  172758  172764  172770  172772  172778  172782  172784  172790  172794  172800  172808  203614 

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