题目内容

从有关资料上查得:工业上用和KOH为原料来制取,主要生产过程分两步进行:第一步将和KOH粉碎、混匀,在空气中加热至熔化,并连续搅拌,以制取;第二步将的浓溶液用惰性电极进行电解,在阳极得到,阴极得到KOH.试简要回答以下各问:

(1)制取的化学原理是什么?在反应过程中连续搅拌的作用是什么?

(2)电解的浓溶液发生的电极反应式分别是:

阴极:

阳极:

电解反应的总反应方程式是:

答案:
解析:

这是一道信息给予式的简答题,从给出的资料可以获知,第一步制取锰酸钾,需要的原料有二氧化锰、氢氧化钾,此处还有氧气,运用氧化还原反应来实现生产的目的.在这个氧化还原反应中,二氧化锰是还原剂,氧气是氧化剂,氢氧化钾是反应物,反应的条件是“加热至熔化”和“连续搅拌”,发生反应的化学方程式是:

  将生成的锰酸钾配成浓溶液进行电解,在阳极失去1个电子变为发生的是氧化反应;在阴极是溶液中的得到电子,变为氢原子,结合为氢分子,聚集为氢气逸出,阴极溶液中得到KOH,发生的是还原反应.这样,通过氧化还原反应和电化学反应,完成了工业上高锰酸钾的生产.

解法(1)以为氧化剂、为还原剂,另有氢氧化钾作反应物,在熔化状态下发生氧化还原反应以制取锰酸钾:

  连续搅拌的目的是使氧气与二氧化锰充分接触,发生氧化还原反应.

    (2)阴极  

    阳极  

    


提示:

要善于从题干中吸收有用的信息,并与原有的化学知识相结合,解决试题中提出的新问题,这是知识的运用.应当在化学学习中培养自学能力和思维能力.


练习册系列答案
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(2009?滨州模拟)Ⅰ.化学兴趣小组对用铜制取硫酸铜晶体的试验方案作研究.甲组同学将铜粉投入盛有稀硫酸的容器中,不发生反应.他们向容器底部缓缓鼓入氧气,溶液慢慢变蓝色,若在溶液中放置有些铂丝,反应速率明显加快.此时,其他组的同学提出方案如下:
乙组:Cu
氧气
△
CuO
稀H2SO4
CuSO4  
丙组:Cu
硫酸亚铁
CuSO4
丁组:Cu
硝酸银
Cu(NO3)2
氢氧化钠
Cu(OH)2
稀硫酸
CuSO4
戊组:Cu
浓H2SO4
△
CuSO4
(1)甲组试验可用一个化学反应方程式表示为
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
;使反应变快的可能原因是
形成了原电池
形成了原电池
;从该反应器溶液(含有少量H2SO4以抑制水解)中取得产品的试验操作步骤应为
加热蒸发;
加热蒸发;
、
冷却结晶
冷却结晶
、
过滤并洗涤晶体
过滤并洗涤晶体
,取得产品后的残留物质可循环使用.
(2)可持续发展的原则要求化工生产①原理科学;②能量消耗低;③原料利用率高;④无污染.则在五组方案中,有科学性错误的是
丙
丙
 组方案,有污染的是
戊
戊
组方案,无污染但能量消耗较高的是
乙
乙
组方案,因此选择
甲
甲
组方案最好.
Ⅱ.另一化学兴趣小组从化学手册上查得硫酸铜500℃在以上按照下式分解:
CuSO4
△
CuO+SO2↑+SO3↑+O2↑,便决定设计试验测定反应生成的SO2、SO3和O2的物质的量,并经计算确定该条件下CuSO4分解反应方程式中各物质的化学计量数.试验可能用到的仪器如下图所示:

试验测得数据及有关结果如下;
①准确称取6.0g无水CuSO4;②在试验结束时干燥管总质量增加2.4g;③测得量筒中水的体积,得出气体在标准状况下的体积为280mL;试验结束时,装置F中的溶液只含NaHSO4和NaHSO3.按装置从左到右的方向,各仪器接口连结顺序为:①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②
试回答下列问题:
(1)装置F的作用是
吸收SO3,放出等物质的量的SO2
吸收SO3,放出等物质的量的SO2
.
(2)装置D的作用是
吸收水分,干燥SO2和O2
吸收水分,干燥SO2和O2
.
(3)为减少测量气体体积引起的误差,应注意的事项有:
①装置内气体的温度应恢复到室温.
②
调节量筒使其液面与E装置中的液面持平
调节量筒使其液面与E装置中的液面持平
,
③
读曲量筒中液体体积时,视线与液体的凹液面相平
读曲量筒中液体体积时,视线与液体的凹液面相平
.
(4)通过计算,推断出该条件下反应的化学方程式
3CuSO4
  △  
.
 
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑
3CuSO4
  △  
.
 
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑
.
(2008?揭阳一模)2007年3月,温家宝总理在十届人大五次会议上指出要大力抓好节能降耗、保护环境.请你分析并回答下列问题:
(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”.下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是
BD
BD
.
A.制备环氧乙烷:2CH2=CH2+O2
催化剂

B.制备硫酸铜:Cu+2H2SO4 
 加热 
.
 
 CuSO4+SO2↑+2H2O
C.制备甲醇:2CH4+O2 
催化剂
加热、加压
 2CH3OH
D.制备硝酸铜:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)冶金废水中含有[Au(CN)2]-,其电离出的CN-有毒,当与H+结合生成HCN时,其毒性更强.工业上处理这种废水是在碱性条件下,用NaClO将CN-氧化为CO32-和一种无毒气体,该反应的方程式为
5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O
5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O
,在酸性条件下,ClO-也能将CN-氧化,但实际处理时却不在酸性条件下进行的主要原因是
在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害
在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害
.
(3)工业上目前使用两种方法制取乙醛--“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”.下面两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
乙炔水化法 乙烯氧化法
原料 乙炔、水 乙烯、空气
反应条件 HgSO4、100~125℃ PdCl2-CuCl2、100~125℃
平衡转化率 乙炔平衡转化率90%左右 乙烯平衡转化率80%左右
日产量 2.5吨(某设备条件下) 3.6吨(相同设备条件下)
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
表二:原料来源生产工艺
原料生产工艺过程
乙炔 CaCO3
①850-1100℃
CaO
②+C、电炉
1100℃
CaC2
③饱和食盐水
C2H2
乙烯 来源于石油裂解气
从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因.
①从产率和产量角度分析
虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多
虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多
.
②从环境保护和能耗角度分析
两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得
两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得
.
工业上目前使用两种方法制取乙醛:(1)乙炔水化法;(2)乙烯氧化法.下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况:
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
乙炔水化法 乙烯氧化法
原料 乙炔、水 乙烯、空气
反应条件 HgSO4、100~125℃ PdCl2-CuCl2、100~125℃
平衡转化率 乙炔平衡转化率90%左右 乙烯平衡转化率80%左右
日产量 2.5吨(某设备条件下) 3.6吨(相同设备条件下)
表二:原料来源生产工艺
原料生产工艺过程
乙炔 CaCO3
①850~1100℃
CaO
②+C、电炉
1100℃
CaC2
③饱和食盐水
C2H2
乙烯 来源于石油裂解气
根据上述两表,回答下列问题:
(1)从两表中分析,现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法(从环境、原料来源、产率和产量、能耗等角度),分析可能的原因.
从表一看:
乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大,且日产量不高
乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大,且日产量不高

从表二看:
乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,较难获得
乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,较难获得

(2)若乙烯由石油裂化(裂化气混合气体的平均化学式CnHm、m>2n),进一步完全催化裂解而来,得到体积百分含量分别为:甲烷:5%、乙烯:40%、丙烯:10%、其余为丁二烯和氢气(气体体积均在同温同压下测定).若得到40mol乙烯,求:能够得到丁二烯和氢气的物质的量各为多少?
I.下列是四组同学用铜制取硫酸铜晶体的方案:
甲组:将铜粉投入盛有稀硫酸的容器中,无反应.向容器底部缓缓鼓入氧气,溶液慢慢变蓝色,若在溶液中放置些铂丝,反应速率明显加快.  
乙组:Cu
氧气
△
CuO
稀H2SO4
△
CuSO4   
丙组:Cu
硝酸银
Cu(NO3)2
氢氧化钠
Cu(OH)2
稀H2SO4
CuSO4
丁组:Cu
浓H2SO4
△
CuSO4
(1)甲组实验用一个化学反应方程式表示:
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
;使反应变快的可能原因是
;从该反应器溶液(含有少量H2SO4以抑制水解)中取得产品的实验操作步骤应为
加热蒸发
加热蒸发
、
结晶冷却
结晶冷却
、过滤并洗涤晶体,取得产品后的残留物质可循环使用.
(2)可持续发展的原则要求化工生产①原理科学;②能量消耗低;③原料利用率高;④无污染.则在四组方案中,
甲
甲
组方案最好.
II.另一化学兴趣小组从化学手册上查得硫酸铜500℃以上按照下式分解:CuSO4
  △  
.
 
CuO+SO2↑+SO3↑+O2↑为此他们设计了如图所示实验装置测定有关数据,并经计算确定该条件下CuSO4分解反应方程式中各物质的化学计量数.

实验测得数据及有关结果如下;
①准确称取4.80g无水CuSO4;②实验结束时干燥管D总质量增加1.92g;③测得量筒F中水的体积,得出气体在标准状况下的体积为224.0mL.试回答下列问题:
(3)装置B的作用是
吸收SO3,放出等物质的量的SO2
吸收SO3,放出等物质的量的SO2
.
(4)装置C的作用是
吸收水分干燥SO2和O2
吸收水分干燥SO2和O2
.
(5)为减少测量气体体积引起的误差,应注意的事项有:
此处不填
此处不填

①装置内气体的温度应恢复到室温,②调节量筒使其液面与E装置中的液面持平,③
读量筒中液体体积时,视线与液体的凹液面相平;
读量筒中液体体积时,视线与液体的凹液面相平;

(6)通过计算,推断出该条件下反应的化学方程式
3CuSO4
  △  
.
 
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑
3CuSO4
  △  
.
 
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑
.

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