题目内容

6．高铁酸钾（K2FeO4）是新型多功能水处理剂，碱性条件下性质稳定，其生产过程如下：

请回答下列问题
（1）若向反应液I中加入稀硫酸会产生气体，写出其反应的离子方程式Cl-+Cl0-+2H+═2H2O+Cl2↑；
（2）生成“反应液Ⅱ”的离子方程式是2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（3）使用碱性KClO的原因是K2FeO4碱性条件下稳定；
（4）从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4后，副产品是KCl和硝酸钾（填名称），该混合物可用D方法分离提纯（填字母序号）；A．过  滤   B．分  液     C．蒸  馏         D．重  结  晶
（5）请简述K2FeO4晶体洗涤的操作用异丙醇代替水洗涤；
（6）工业生产1.98t K2FeO4，理论上消耗Cl2的物质的量为15mol．

分析 足量Cl2通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，发生反应2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K2FeO4，
（1）因氯气与KOH反应后的溶液里含有Cl-和Cl0-，混合液中滴加稀硫酸酸化后，两离子会发生氧化还原反应生成氯气；
（2）反应液Ⅱ中含有K2FeO4，可知碱性条件下ClO-氧化Fe3+得到2FeO42-，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可写出此反应的离子方程式；
（3）因K2FeO4易水解显碱性，碱性溶液能抑制其水解，反之酸性条件下会促进水解；
（4）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K2FeO4后，会有副产品KNO3、KCl，可以根据二者的溶解度差异选择分离方式；
（5）异丙醇代替水洗涤减少产品损耗且异丙醇易挥发；
（6）根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，可得关系式2K2FeO4～3Cl2，根据关系式可计算出氯气的物质的量．

解答 解：（1）反应液I中Cl-和Cl0-在酸性条件下发生归中反应生成氯气，离子反应方程式为Cl-+Cl0-+2H+═2H2O+Cl2↑，故答案为：Cl-+Cl0-+2H+═2H2O+Cl2↑；
（2）根据分析可知，Fe（NO3）3溶液与碱性KClO溶液反应生成高铁酸钾和氯化钾，反应的化学方程式为2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O，
对应的离子反应方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（3）K2FeO4碱性条件下稳定，为了得到稳定的目标道白，应选择使用碱性KClO，故答案为：K2FeO4碱性条件下稳定；
（4）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K2FeO4后，会有副产品KNO3、KCl，根据二者的溶解度随温度变化情况，选择用重结晶的方法进行分离，
故答案为：硝酸钾；D；
（5）用异丙醇代替水洗涤产品，避免产品溶解损失，同时异丙醇易挥发，易于干燥，故答案为：用异丙醇代替水洗涤；
（6）根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，可得关系式2K2FeO4～3Cl2，1.98kg K2FeO4的物质的量为10mol，根据关系式可知氯气的物质的量为15mol，故答案为：15．

点评 本题考查物质的分离和提纯，侧重考查学生分析、计算能力和思维的缜密性，涉及氧化还原反应方程式的配平、离子方程式的书写，会从整体上分析物质分离流程，知道每一步发生的反应及基本操作，题目难度不大．

练习册系列答案
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8．某学生为了证明液化石油气中含有C、H元素，设计并完成了如下实验方案．请你帮助他完成下面的实验报告．
实验目的：证明液化石油气中含有C、H元素．
实验用品：火柴、储气瓶、光洁干燥小烧杯、澄清石灰水
实验步骤实验现象结论
（1）点燃液化石油气
（2）将光洁干燥的小烧杯罩在火焰上方		现象烧杯内壁有水雾证明含有氢元素
（3）将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方现象澄清石灰水变浑浊证明含有碳元素

为了提纯下列物质(括号中为杂质),所选除杂试剂和分离方法都正确的是( )

选项

被提纯的物质(杂质)

除杂试剂

分离方法

A．

H2O(Br2)

CCl4

萃取分液

B．

MgCl2溶液(AlCl3)

浓氨水

过滤

C．

CO2(HCl)

饱和Na2CO3溶液

洗气

D．

Si(Al)

NaOH溶液

过滤

一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。

关于此反应说法错误的是( )

A. 一定属于吸热反应 B. 一定属于可逆反应

C. 一定属于氧化还原反应 D. 一定属于分解反应
1．工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O，实验室可用如图装置（略去部分夹持仪器）模拟生产过程．

烧瓶C中发生反应如下：
Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）═Na2SO3（aq）+H2S（aq）　（Ⅰ）
2H2S（aq）+SO2（g）═3S（s）+2H2O（l）　（Ⅱ）
S（s）+Na2SO3（aq）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Na2S2O3（aq）　（Ⅲ）
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若液柱高度保持不变，则整个装置气密性良好．装置D的作用是防止倒吸．装置E中为NaOH溶液．
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2：1．
（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择c．
a．蒸馏水   b．饱和Na2SO3溶液   c．饱和NaHSO3溶液  d．饱和NaHCO3溶液
实验中，已知反应（Ⅲ）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是控制滴加硫酸的速度；溶液变澄清（或浑浊消失）．反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有ad．
a．烧杯     b．蒸发皿     c．试管     d．锥形瓶
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3•5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质．利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸中，静置，取上层清液（或过滤后取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解：S2O${\;}_{3}^{2-}$+2H+═S↓+SO2↑+H2O供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液．
11．Cu（NO3）2是重要的化工原料．回答下列工业生产和化学实验中的几个问题．
（1）实验室欲制备0.3mol Cu （NO3）2晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO3）乙：Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO3）
①从绿色化学的角度分析，乙同学的方案更合理，此同学可节约2mol/L的稀硝酸100mL；
②乙同学实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，宜选择如图A、B、C中B方案（填字母序号）．
③有下述装置（图D），当装置电路中通过2mol电子时，Cu电极（填编号）c．
（a）增重64g    （b）减重64g    （c）可能增重64g，也可能减重64g
（2）①某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究．他们设计了如图D装置加热Cu（NO3）2固体（加热及夹持装置未画出）．加热过程发现：装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中．请写出Cu（NO3）2受热分解的化学方程式：2Cu（NO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO2↑+O2↑；
②在装置中①试管的橡皮塞最好用锡箔包住，原因是NO2气体会腐蚀橡胶．
18．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图如图1及有关数据如下，按下列合成步骤回答问题：

（1）在加入15mL无水苯和少量铁屑．在b中小心加入4.0mL液态溴．向a中滴入几滴溴，有白雾产生，是因为生成了HBr气体．继续滴加至液溴滴完．装置d的作用是吸收HBr防止产生倒吸，写出a中有关反应化学方程式．
（2）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用l0mL水、8mL l0%的NaOH溶液、10mL水洗涤．其中NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br2；
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤．加入氯化钙的目的是干燥；
（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，要进一步提纯，下列操作中
必须的是C（填入正确选项前的字母）；
A、重结晶     B、过滤      C、蒸馏      D、萃取
（4）在该实验中，a的容积最适合的是B（填入正确选项前的字母）．
A、25mL     B、50mL     C、250mL    D、509mL
（5）在最新的家用汽车的调查中发现，新车中气体的质量不符合标准．
汽车污染主要来源于汽车配件及材料．它们都会产生大量有毒的有机物气体．其中一种有毒气体的质谱图如图2：
①则由图2可知该分子的相对分子质量是92．
②若该分子的核磁共振氢谱中有4个吸收峰则有机物的名称为甲苯．
③其苯环上的一氯代物有3种．
15．实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：K=$\frac{{C（{H_2}）C（CO）}}{{C（{H_2}O）}}$，该条件下每消耗3g水蒸气，需吸收22kJ的热量，则该反应的热化学反应为：C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol
（2）已知在一定温度下，
C（s）+CO2（g）?2CO（g）平衡常数K1；
CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）平衡常数K2；
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）  平衡常数K3；
则K1、K2、K3之间的关系是：K3=K1×K2．
（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃400500800
平衡常数K9.9491
该反应的正反应方向是放热反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：75%．
（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等．对反应N2O4（g）?2NO2（g）△H＞0在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示．下列说法正确的是D．
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+）．
16．某学生按下列操作做一个实验：在一块下衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1mol•L-1的KBr、KI（含淀粉溶液）、NaOH（含酚酞）、FeCl2（含KSCN）溶液各1滴，每种液滴彼此分开，围成半径小于表面皿的圆形（如下图所示），在圆心处放置2粒芝麻粒大小的KMnO4晶体，向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸，再立即将表面皿盖好．（已知2KMnO4+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O）
（1）实验室制备Cl2的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．．该反应中发生反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2．
（2）b处的实验现象溶液由无色变为蓝色，d处的实验现象溶液由浅绿色变为红色．
（3）标准状况下，当有0.224L Cl2被NaOH溶液吸收后，转移电子的物质的量为0.01mol．
（4）通过该实验能否比较Cl2、FeCl3、KMnO4三种物质氧化性的强弱？能（填“能”或“不能”），若能，其氧化性由强到弱的顺序是KMnO4＞Cl2＞FeCl3．

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