题目内容

 

Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)是极好的氧化剂,具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。其生产工艺流程如下:

 

请同答下列问题。

(1)写出向KOH溶液中通入足量Cl2发生反应的离子方程式                   。

(2)在溶液I中加入KOH固体的目的是      (选填序号)。

A.为下一步反应提供碱性的环境

B.使KClO3转化为KClO

C.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO

D.KOH固体溶解会放出较多的热量,有利于提高反应速率和KClO的纯度

(3)从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子反应方程式为                             。要制得69.3克K2FeO4,理论上消耗氧化剂的物质的量为       mol。

(4)高铁电池是一种新型二次电池,电解液为碱溶液,其反应式为:

3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O,

放电时电池的负极反应式为                           。

Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体, 用作火箭燃料。

(5)写出肼分子的电子式                   。

(6)肼能与N2O4反应:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)  ΔH=-1076.7 kJ/mol。

已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g) ΔH=+8.7 kJ/mol, 写出肼与O2反应生成N2和H2O(g)的热化学方程式                                                   。

 

【答案】

I.(1)2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O;(2)AC;

(3)2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O  0.525;

(4)Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2  [或 Zn+2OH-=Zn(OH)2+2e- 或3Zn+6OH---6e-=3Zn(OH)2]

II.(5)

(6)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)     ΔH=-534.0 kJ/mol

【解析】

试题分析:(1)KOH与Cl2发生反应同NaOH与Cl2发生反应产物为KCl和KClO。

(2)在溶液I中加入KOH固体一方面为下一步反应提供碱性的环境;另一方面与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO。故AC正确。

(3)反应③从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,说明Fe3+—→FeO42-、ClO-—→Cl-,即2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;由3KClO~2K2FeO4,制得69.3克K2FeO4,理论上消耗n(KClO)为0.525mol。

(4)放电时活泼金属Zn是电池的负极,碱性环境,则反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2。

(5)写肼分子的电子式注意N-N是一对电子共用。

(6)根据要求写出化学反应N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g),由盖斯定律可知,ΔH为已知两个反应的和的一半。

考点:以化工流程为载体,考查氧化还原反应的书写、电极反应式的书写;电子式、热化学方程式的书写等化学用语。

 

练习册系列答案
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铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物.
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法.实验中称取0.54g FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换.交换完成后,流出溶液的OH-用0.40mol?L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL.计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中的x值:
n(OH-)=n(H+)=n(Cl-)=0.0250L×0.40 mol?L-1=0.010 mol,
0.54g
56+35.5x
×x
=0.010mol,x=3
n(OH-)=n(H+)=n(Cl-)=0.0250L×0.40 mol?L-1=0.010 mol,
0.54g
56+35.5x
×x
=0.010mol,x=3
(列出计算过程)
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物的样品,采用上述方法测得n(Fe)﹕n(Cl)=1﹕2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为
10%
10%
.在实验室中,FeCl2可用铁粉和
盐酸
盐酸
反应制备,FeCl3可用铁粉和
氯气
氯气
反应制备;
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
.
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料.FeCl3 和KClO在强碱性条件下反应可生成K2FeO4,其反应的离子方程式为
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
.与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为
FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
.该电池总反应的离子方程式为
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
.
高铁酸钾(K2FeO4)是铁的一种重要化合物,具有极强的氧化性.

(1)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3mol?L-的试样,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(FeO42-)随时间变化的结果如图1所示.
该实验的目的是
探究温度对FeO42-影响(温度越高,高铁酸钾越不稳定)
探究温度对FeO42-影响(温度越高,高铁酸钾越不稳定)
;FeO42-发生反应的△H
>
>
0(填“>”“<”或“=”)
(2)将适量K2FeO4分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3 mol?L-的试样,静置,考察不同初始pH的水溶液对K2FeO4某种性质的影响,其变化图象见图2,800min时,在pH=11.50的溶液中,K2FeO4的浓度比在pH=4.74的溶液中高,主要原因是
pH=11.50时溶液中OHˉ离子浓度大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行
pH=11.50时溶液中OHˉ离子浓度大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行
.
(3)电解法是工业上制备K2FeO4的一种方法.以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极溶液中加入KOH,即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4),说明
同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小
同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小
.电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应式为
Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O
Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O
.
(4)与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成高铁电池,K2FeO4在电池中作正极材料,其电极反应式为FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ,则该电池总反应的离子方程式为
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ
.如图3为高铁酸钾电池和高能碱性电池放电曲线,由此可得出的高铁酸钾电池的优点有
放电时间长
放电时间长
、
工作电压稳定
工作电压稳定
.

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