题目内容
【题目】高铁酸钾是一种新型绿色氧化剂,制备高铁酸钾的工艺流程如下:
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回答下列问题:
(1)步骤①中NaClO作______(填“氧化剂”“还原剂”或“催化剂”)。
(2)步骤②脱除的盐除NaNO3 外,还有 ____________(填化学式)。
(3)步骤③是利用溶解度的不同进行的操作。则溶解度:Na2FeO4 _____(填“>”或“<”)K2FeO4。
(4)本次实验中K2FeO4的产率为__________________。
(5)取少量K2FeO4于试管中,加硝酸酸化并堵住试管口,观察到溶液中有细微的小气泡产生,溶液紫色逐渐褪去,伸入一根带火星的木条,木条复燃;再向溶液中加入KSCN溶液,溶液变为血红色。如果标况下产生气体2.24L,则参加反应的FeO42- 数目_____________;K2FeO4作为净水剂的优点除铁无毒,能消毒杀菌外还有__________________________________。
(6)某同学设计以下两个实验探究高铁酸钾的稳定性。
(实验1)将适量K2FeO4固体分别溶解于pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中,配得FeO42-浓度为1.0mmolL-1(1mmolL-1=10-3molL-1)的试样,静置,结果见图1。
(实验2)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的水溶液中,配制成FeO42-浓度为1.0mmolL-1的试样,将试样分别置于 20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,结果见图2。
(实验结论)根据图一,可以得出的结论是:________________________________________
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图1 图2
(7)常温下,某水溶液含有Fe3+,Cu2+,调节溶液pH=10时,两种氢氧化物沉淀共存,已知该温度下, Ksp(Fe(OH)3)= a, Ksp(Cu(OH)2)= b,则溶液中C(Fe3+)/C(Cu2+)=___________。
【答案】氧化剂NaCl>86.36%2/15 NA 或2.4×1023生成的Fe(OH)3胶体粒子可吸附水中悬浮杂质其他条件不变时, pH越小,K2FeO4越不稳定104a/b
【解析】
(1)步骤①中Fe3+被NaClO在碱性条件下氧化为FeO42-,则NaClO作氧化剂;正确答案:氧化剂。
(2)步骤①中NaClO的还原产物为NaCl,反应同时生成NaNO3,这两种盐均需要除去,否则影响产品的纯度,则步骤②脱除的盐除NaNO3外,还有NaCl;正确答案:NaCl。
(3)步骤③在Na2FeO4溶液中加入KOH固体,可析出溶解度小的K2FeO4,则溶解度Na2FeO4>K2FeO4;正确答案:>。
(4)4.04gFe(NO3)3·9H2O的物质的量为4.04/404=0.01g,实验中K2FeO4的产率为0.01×198/1.71×100%=86.36%;正确答案:86.36%。
(5)根据题给信息可知:K2FeO4酸化时有氧气和Fe3+生成,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可知发生反应的离子方程式为4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O;根据4FeO42---12e--3O2关系可知,如果标况下产生氧气2.24L(即为0.1mol),则参加反应的FeO42- 数目2/15 NA 或2.4×1023;K2FeO4作为净水剂的优点除铁无毒外,还体现在自身的强氧化性,能消毒杀菌,同时还原产物Fe3+水解生成的Fe(OH)3可吸附水中悬浮杂质;正确答案:2/15 NA 或2.4×1023 ;生成的Fe(OH)3胶体粒子可吸附水中悬浮杂质。
(6)根据图一,可以得出的结论是:其他条件不变时, pH越小,K2FeO4越不稳定 ;正确答案:其他条件不变时, pH越小,K2FeO4越不稳定。
(7)c(Fe3+)/c(Cu2+)= c(Fe3+)×c3(OH-)/ c(Cu2+)×c2(OH-)×c(OH-)= Ksp[Fe(OH)3]/ Ksp[Cu(OH)2] ×c(OH-)= a/b×c(OH-),由于溶液pH=10时,c(H+)=10-10mol/L,所以c(OH-)=10-4 mol/L,带入上式可得c(Fe3+)/c(Cu2+)= 104a/b;正确答案:104a/b。
【题目】决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。
(1)氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂),其组成结构和物理性质见下表。
分子式 | 结构简式 | 外观 | 熔点 | 溶解性 |
C12H10ClN3O |
| 白色结晶粉末 | 170~172 ℃ | 易溶于水 |
查文献可知,可用2-氯-4-氨吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲。
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反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂____个σ键、断裂____个π键。
(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色与其d轨道电子排布有关。一般地,d0或d10排布无颜色,d1~d9排布有颜色。如Co(H2O)6]2+显粉红色。据此判断:Mn(H2O)6]2+_____(填“无”或“有”)颜色。
(3)硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反应生成B(OH)4]-而体现一元弱酸的性质,则B(OH)4]-中B的原子杂化类型为_________;
(4)Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表:
氟化物 | NaF | MgF2 | SiF4 |
熔点/K | 1 266 | 1 534 | 183 |
解释表中氟化物熔点差异的原因:___________________________________。
(5)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R 代表)。经X-射线衍射测得化合物R 的晶体结构,其局部结构如下图所示。
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①组成化合物R 的两种阳离子中σ键的个数之比为____________;其中四核阳离子的立体构型为____________,其中心原子的杂化轨道类型是____________。
②分子中的大π键可用符号表示πmn,其中m 代表参与形成的大π键原子数,n 代表参与形成的大π键电子数,如苯分了中的大π键可表示为π66。则N5-中的大π键应表示为____________。
③请表示出上图中的氢键:________________________。