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【题目】高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效的水处理剂,与水反应的化学方程式为4Na2FeO4+10H2O===4Fe(OH)3↓+3O2↑+8NaOH。电解制备Na2FeO4装置示意图如图所示。

(1)a是电源的________(填“正”或“负”)极。电解时,石墨电极附近溶液的碱性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。

(2)铁电极的反应式为_________________________________________________。

(3)维持一定的电流强度和电解温度,NaOH起始浓度对Na2FeO4浓度影响如图(电解液体积相同的情况下进行实验)。

①电解3.0 h内,随NaOH起始浓度增大,Na2FeO4浓度变化趋势是________(填“增大”“不变”或“减小”)。

②当NaOH起始浓度为16 mol·L-1时,1.0~2.0 h内生成Na2FeO4的速率是__________mol·L-1·h-1。

(4)提纯电解所得Na2FeO4,采用重结晶、过滤、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用________(填标号)溶液和异丙醇。

A.Fe(NO3)3   B.NH4Cl   C.CH3COONa

(5)次氯酸钠氧化法也可以制得Na2FeO4。

已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1

NaCl(aq)+H2O(l)===NaClO(aq)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1

4Na2FeO4(aq)+10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1

反应2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)===2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(l)的ΔH=_______kJ·mol-1。

【答案】负 增强 Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O 增大 8 C -a-3b-c

【解析】

电解法制备Na2FeO4,铁元素化合价升高,铁失电子发生氧化反应,所以铁电极是阳极、石墨电极为阴极;

(1) 电解法制备Na2FeO4,铁元素化合价升高,所以铁电极是阳极、石墨电极为阴极,a是电源的负极。电解时,阴极反应式是,石墨电极附近溶液的碱性增强;

(2)铁电极是阳极,阳极铁失电子生成Na2FeO4,阳极反应式为Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O;

(3)①根据图示,电解3.0 h内,随NaOH起始浓度增大,Na2FeO4浓度增大;

②当NaOH起始浓度为16 mol·L-1时,1.0~2.0 h内Na2FeO4的浓度变化量是16 mol·L-1-8 mol·L-1=8 mol·L-1,1.0~2.0 h内生成Na2FeO4的速率是8 mol·L-1÷1h=8mol·L-1·h-1;

(4)由4Na2FeO4+10H2O===4Fe(OH)3↓+3O2↑+8NaOH反应可知,碱性条件能抑制FeO42-与水反应,所以用碱性溶液洗涤最好,Fe(NO3)3、NH4Cl溶液呈酸性, CH3COONa溶液呈碱性,故选C;

(5)①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1

②NaCl(aq)+H2O(l)===NaClO(aq)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1

③4Na2FeO4(aq)+10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1

根据盖斯定律,-③÷2 -②×3-①× 得2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)===2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(l)的ΔH=-a-3b-c kJ·mol-1。

练习册系列答案
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【题目】实验室制备1,2—二溴乙烷,可用足量的乙醇先制备乙烯,再用乙烯和少量的溴制备1,2—二溴乙烷,装置如图所示。有关数据列表如表所示。回答下列问题:

乙醇

1,2—二溴乙烷

乙醚

状态

无色液体

无色液体

无色液体

密度/gcm-3

0.79

2.2

0.71

沸点/℃

78.5

132

34.6

熔点/℃

-130

9

-116

(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是__。

a.引发反应 b.加快反应速度

c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成

(2)在装置A中除了浓硫酸和乙醇外,还应加入__,其目的是__。装置A中生成副产物乙醚的化学反应方程式为__。

(3)实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓H2SO4反应生成少量的SO2,为了验证SO2的存在并除去SO2对后续反应的干扰,某同学在A和D之间加入了B、C两个装置,其中B和C中可分别盛放___。

a.酸性KMnO4和水 b.品红和NaOH溶液

c.酸性KMnO4和NaOH溶液 d.品红和酸性KMnO4

(4)甲、乙两装置均可用作实验室由无水乙醇制取乙烯,乙图采用甘油浴加热(甘油沸点290℃,熔点18.17℃),当甘油温度达到反应温度时,将盛有无水乙醇和浓硫酸混合液的烧瓶放入甘油中,很快达到反应温度。甲、乙两装置相比较,乙装置有哪些优点__,写出该实验中由无水乙醇制取乙烯的化学方程式___。

(5)将1,2—二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置后,产物应在__层;若产物中有少量副产物乙醚。可用__的方法除去。

【题目】实验室以H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化剂制备三氯化六氨合钴(III)配合物(活性的二价钴氨配合物氧化为惰性的三价钴氨配合物)的流程如下:

已知:Co(NH3)6Cl3在不同温度下水中的溶解度曲线如图。

(一)三氯化六氨合钴(III)配合物的制备

(1)步骤②中要冷却至10℃再缓慢地边搅拌边加入H2O2溶液,这样操作的目的是:________。

(2)实验室制备三氯化六氮合钴(III)总反应化学方程式为:_______________________。

(3)实验操作1为______________。操作2在[Co(NH3)6]Cl3溶液中加入浓盐酸的目的是____________________________________________。

(4)实验中用到减压抽滤装置如图,当抽滤完毕或中途停止抽滤时,应当采取的正确操作过程是_________________。

(二)产品中NH3含量的测定

现称取0.1000g产品,在三颈烧瓶中发生如下反应:

[Co(NH3)x]Cl3+3NaOH=Co(OH)3↓+xNH3↑+3NaCl(见下图),锥形瓶中装有10.00mL c mol·L-1 H2SO4,加热烧瓶,使NH3完全逸出。滴加2滴指示剂,用0.5000mol·L-1 NaOH标准溶液滴定,滴定达到终点时消耗NaOH溶液V mL。

(5)下列关于实验的说法不正确的是______________。

A.第①步需在NH4Cl溶液中加入研细的CoCl2·6H2O晶体,目的是加速固体的溶解

B.原料NH4Cl的主要作用是抑制NH3·H2O的电离,有利于生成二价钴氨配合物,不形成Cu(OH)2

C.减压过滤涉及转移溶液,具体是:用倾析法先转移溶液,后开大水龙头,待溶液快流尽时再转移沉淀

D.第④步中使用含有盐酸的沸水,促进产品的析出

E.滴定时加入的2滴指示剂是酚酞

(6)根据实验(二)的数据计算:晶体中NH3的质量分数为__________(用含字母的式子表示)。

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