题目内容
11.| 方法Ⅰ | 用炭粉在高温条件下还原CuO |
| 方法Ⅱ | 电解法:2Cu+H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu2O+H2↑ |
| 方法Ⅲ | 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2 |
(2)方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体,每生成1g该有毒气体,能量变化a kJ,写出制备反应的热化学方程式2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)△H=+28akJ•mol-1.
(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O.
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2.该制法的化学方程式为4Cu(OH)2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O.
(5)方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼,但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大,过滤(填操作名称)可分离出颗粒过大的Cu2O.
(6)在相同的密闭容器中,用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:2H2O(g)$\frac{\underline{\;光照\;}}{Cu_{2}O}$2H2(g)+O2(g)△H>0水蒸气的浓度(mol•L-1)随时间t(min)变化如下表:
| 序号 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| ① | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
| ② | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
| ③ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
分析 (1)炭粉在高温条件下还原CuO易生成Cu;
(2)方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体为CO,生成1gCO,能量变化a kJ,则生成1molCO放出28a kJ的热量,据此书写热化学方程式;
(3)在电解池的阳极发生失电子得还原反应;
(4)根据“液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2”来书写化学方程式;
(5)在溶液中分离较大颗粒用过滤的方法;
(6)根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$来计算v(H2O),再据速率之比等于化学计量数之比求算v(O2);根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答;催化剂不会引起化学平衡状态的改变,会使反应速率加快.
解答 解:(1)炭粉在高温条件下还原CuO易生成Cu,反应不易控制,
故答案为:Cu;
(2)方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体为CO,生成1gCO,能量变化a kJ,则生成1molCO放出28a kJ的热量,所以该反应的热化学方程式为2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)△H=+28akJ•mol-1 ,
故答案为:2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)△H=+28akJ•mol-1;
(3)在电解池中,当阳极是活泼电极时,该电机本身发生失电子得还原反应,在碱性环境下,金属铜失去电子的电极反应为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O,
故答案为:2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;
(4)根据题目信息:液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2,得出化学方程式为:4Cu(OH)2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O,
故答案为:4Cu(OH)2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O;
(5)在溶液中,有较大的颗粒,用过滤法分离,
故答案为:过滤;
(6)实验①前20min的平均反应速率 v(H2O)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.05mol/L-0.0486mol/L}{20min}$=7×10-5 mol•L-1 min-1,所以v(O2)=$\frac{1}{2}$×7×10-5 mol•L-1 min-1=3.5×10-5 mol•L-1 min-1;实验温度越高达到化学平衡时水蒸气转化率越大,②和③相比,③转化率高所以T2>T1;催化剂不会引起化学平衡状态的改变,会使反应速率加快,反应②比反应①达到平衡所用时间短,平衡状态相同,反应速率快,所以①<②,
故答案为:3.5×10-5 mol•L-1 min-1;<;<.
点评 本题是一道有关热化学、电化学以及化学反应速率和反应限度的综合题,考查角度广,难度大.
①溶解②过滤③蒸发④加入适量HCl溶液⑤加入过量BaCl2溶液⑥加入过量Na2CO3溶液⑦加入过量NaOH溶液
正确的操作顺序是( )
| A. | ①⑤⑥⑦②④③ | B. | ①⑤⑦⑥②④③ | C. | ①⑦⑤⑥②④③ | D. | A或B或C |
(1)工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是(任意写两种方法)
①粉碎红帘石②提高反应的温度.
(2)浸出液中的阳离子有H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+.(填离子符号)
(3)滤渣A中无MnO2原因MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+.
(4)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:
| 离子 | Fe3+ | Fe2+ | Mn2+ | Mg2+ |
| 开始沉淀的pH | 2.7 | 7.0 | 7.8 | 9.3 |
| 完全沉淀的pH | 3.7 | 9.6 | 9.8 | 10.8 |
过程②中加氨水调节溶液的pH等于6,则滤渣B的成分Fe(OH)3.
(5)电解装置如图所示,则溶液中阴离子移动的方向为A→B(填“A→B”或“B→A”).实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+.
(6)滤渣B经反应④生成高效水处理剂的离子方程式2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.K2FeO4被誉为高效水处理剂的原因是FeO42-具有强氧化性可以杀菌消毒,还原成Fe3+水解成Fe(OH)3胶体能吸附杂质生成沉淀.
(发烟硝酸是溶有NO2的98%的浓硝酸)
①在圆底烧瓶中加入原料,加热搅拌使充分反应;
②将反应物倒入盛有碎冰的烧杯,待冷却结晶后倾倒出酸液,对剩余混合物进行抽滤;
③将滤出固体溶于甲醇,置于烧瓶中按照图1装置安装,并加入NaHS溶液,加热;
| 参考数据 | 组分 | 邻硝基苯胺 | 间硝基苯胺 | 对硝基苯胺 | 水 | 甲醇 | 硝基苯 |
| 沸点/℃ | 284 | 305.7 | 331.7 | 100 | 64.7 | 4.75 | |
| 偶极矩/D | 4.38 | 4.91 | 6.33 | 1.85 | 1.69 | 4.75 | |
| 颜色 | 橙色 | 淡黄色 | 淡黄色 | 无色 | 无色 | 淡黄色 |
已知:偶极矩可表示分子受固定相吸附的能力,越大吸附力越强请回答下列问题:
(1)步骤①中反应前期加热温度如超过95℃,易造成原料损失,故加热方式应为水浴加热;
(2)步骤②中抽滤的同时需用饱和Na2CO3溶液对固体进行洗涤,目的是洗去产物中混有的酸性物质,简述洗涤的操作过程在布氏漏斗中倒入饱和Na2CO3溶液至浸没固体后抽滤,重复若干次;
(3)步骤③装置(图1)中a仪器名称为干燥管,其中填充有碱石灰,作用是吸收挥发出的硝酸、NO2等酸性物质;
(4)关于步骤④装置(图2)相关叙述错误的是BCD;
A.冷凝水流向错误,应为低流进高流出
B.锥形瓶中首先收集到的液体为蒸馏水
C.温度计水银球位置偏低,应在液面以上,紧贴液面以迅速测定气体组分的温度
D.图1、2装置中b、c均有冷凝效果,故步骤④可在图1装置中直接完成蒸馏,无需改为图2装置
(5)最终得到的产品中含有少量邻硝基苯胺、对硝基苯胺以及硝基苯杂质,根据固定相对各组分在流动过程中的吸附能力大小可混合物分离.图3所示为混合物,已知C为间硝基苯胺,写出B的结构简式
(6)之后该同学设计的提纯装置如图4:在一根底部带有旋塞的玻璃管内装满固定相,将流动相与样品混合后从上端倒入,并持续倒入流动相,一段时间后发现管内出现如图四段黄色色带,则本实验所需收集的产物组分主要集中在色带层② (填编号)上.
2min后,反应达到平衡,生成C为1.6mol.则下列分析正确的是( )
| A. | 若反应开始时容器体积为2 L,则v(C)=0.4mol•L-1•min-1 | |
| B. | 若该反应在恒温恒容下进行,放出热量将增加 | |
| C. | 若2 min后,向容器中再投入等物质的量A、C,则B的转化率不变 | |
| D. | 若在恒压绝热条件下反应,平衡后n(C)<1.6mol |