题目内容

1．某校化学兴趣小组对课本中影响反应速率因素的实验进行了以下研究，请回答相关问题．
该小组通过分析Fe3+催化H2O2分解的实验并结合元素周期律的知识，推测同为第四周期第Ⅷ族的Co、Ni的化合物可能有类似的催化作用，他们通过查阅资料得知以下信息：钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域．其中CoxNi（1-x）Fe2O4（其中Co、Ni均为+2价）也可用作H2O2分解的催化剂，具有较高的活性．
（1）Fe3+催化H2O2分解的原理分两步，第二步反应离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，第一步反应离子方程式是2Fe3++H2O2═2Fe2++O2↑+2H+．
（2）①H2O2的结构式是H-O-O-H，CoxNi（1-x）Fe2O4中铁元素的化合价为+3．
②如图表示两种不同方法制得CoxNi（1-x）Fe2O4在相同温度下催化分解H2O2溶液的相对初始速率随x变化的曲线，由图中信息可知微波水热（填方法名称）制得到的催化剂活性较低，Co2+、Ni2+中催化剂效果更好的是Co2+．

分析 （1）H2O2溶液在Fe3+催化下分解产生水和氧气，写出总反应，减去第二步可得第一步反应；
（2）①双氧水中氧原子最外层满足8电子结构；根据化合价代数和为0计算Fe的化合价；
②过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高；随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co2+的比例增大．

解答 解：（1）H2O2溶液在Fe3+催化下分解产生水和氧气，总反应方程式为：2H2O2$\frac{\underline{\;三价铁离子\;}}{\;}$2H2O+O2↑，减去第二步反应得到第一步反应：2Fe3++H2O2═2Fe2++O2↑+2H+，故答案为：2Fe3++H2O2═2Fe2++O2↑+2H+；
（2）①双氧水中氧原子最外层满足8电子结构，电子式为，则H2O2的结构式是H-O-O-H；CoxNi（1-x）Fe2O4中Co、Ni均为+2，O为-2价，则Fe的化合价为$\frac{4×2-（2x+2-2x）}{2}$=+3，故答案为：H-O-O-H；+3；
②过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高，根据图象可知，x相同时，微波水热法初始速度大于常规水热法，故微波水热法制得催化剂的活性更高；
由图可知，随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高，故答案为：微波水热；Co2+．

点评 本题考查离子方程式的书写、元素化合价的判断、对图象的分析处理以及温度、催化剂对反应速率的影响，综合性较强，难度适中．

练习册系列答案
相关题目
11．下列物质由离子构成的是（　　）
A．铜B．二氧化碳C．金刚石D．氯化钠
12．能正确表示下列反应的离子方程式的是（　　）
A．向FeI2溶液中加入少量氯水2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
B．NaClO （aq） 中通入过量 SO2：C1O-+SO2+H2O=HClO+HSO3-
C．氯气通入水中：Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
D．次氯酸钙溶液中通入少量CO2：Ca2++2ClO-+H2O+CO2=CaCO3↓+2 HClO
9．下列有关实验用品的使用或操作的叙述中，正确的是（　　）
A．用托盘天平称量25.20g氯化钠固体
B．分液时，上层液体从分液漏斗下口流出
C．在制取蒸馏水的实验中收集冷凝水时，应弃去开始蒸馏出的部分
D．在制取蒸馏水的实验中，冷水从冷凝管上口入，下口出
16．500℃、20MPa时，将H2和N2置于一容积为2L的密闭容器中发生反应．反应过程中H2、N2和NH3的物质的量变化如图所示，根据题意完成下列各题：
（1）500℃、20MPa时，反应处于平衡状态的时间段20～25min，35～40min．
（2）反应开始到第一次平衡时，N2的平均反应速率为0.00375mol/（L．min）．
（3）500℃、20MPa时，据图判断，反应进行到10min至20min时曲线发生变化的原因是：使用催化剂；反应进行到25min时曲线发生变化的原因是：分离出NH3．
4．蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：
Ⅰ．制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁（其中常含有少量
Fe3+、Al3+、Fe2+等杂质离子）．
Ⅱ．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1 mol/L H2O2溶液，再调节溶液pH至7～8，并分离提纯．
Ⅲ．制取氢氧化镁：向步骤Ⅱ所得溶液中加入过量氨水．
已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH如下表所示：
Fe3+Al3+Fe2+Mg2+
开始沉淀时1.53.36.59.4
沉淀完全时3.75.29.712.4
（1）步骤Ⅱ中，可用于调节溶液pH至7～8的最佳试剂是A（填字母序号）．
A．MgO　　B．Na2CO3　　C．蒸馏水
（2）工业上，常通过测定使铁氰化钾（K3[Fe（CN）6]）溶液不变色所需H2O2溶液的量来确定
粗硫酸镁中Fe2+的含量．已知，测定123 g粗硫酸镁样品所消耗的0.1 mol/L H2O2溶液的体积如下表所示：
 平行测定数据平均值 
实验编号1234 
消耗H2O2溶液的体积/mL0.320.300.300.320.31
（3）工业上常以Mg2+的转化率为考察指标，确定步骤Ⅲ制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件．其中，反应温度与Mg2+转化率的关系如图所示．
①步骤Ⅲ中制备氢氧化镁反应的离子方程式为Mg2++2NH3•H2O═Mg（OH）2↓+2NH4+．
②根据图中所示50℃前温度与Mg2+转化率之间的关系，可判断此反应是吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
③图中，温度升高至50℃以上Mg2+转化率下降的可能原因是温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg2+转化率下降．
④Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数．已知：
Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH-（aq）　Ksp=c（Mg2+）•c2（OH-）=5.6×10-12
Ca（OH）2（s）?Ca2+（aq）+2OH-（aq）　Ksp=c（Ca2+）•c2（OH-）=4.7×10-6
若用石灰乳替代氨水，能（填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是Mg（OH）2的溶解度小于Ca（OH）2，可发生沉淀的转化．
11．某化学研究性学习小组拟利用下列装置和药品进行四氯化锡的制备．供选择的药品：4.8gSn、浓HCl、稀HCl、浓H2SO4、MnO2、KMnO4、无水CaCl2、碱石灰．
仪器装置：

已知四氯化锡具有强的吸水性，水解生成锡的氧化物．SnCl4和Sn的部分数据如下：
密度/（g•cm-3）熔点/℃沸点/℃
四氯化锡2.2-33114
金属锡5.77231
请回答下列相关问题：
（1）实验时装置的正确连接顺序为A→D→C→B→G→E→F
（2）仪器G的名称是冷凝管实验时，冷却水的流向是从Q进入（填符号）
（3）A中反应的离子方程式2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；
（4）F中盛装的化学试剂是碱石灰；作用是防止空气中的水分进入装置E中、吸收多余的Cl2防止污染．写出SnCl4水解的化学方程式SnCl4+4H2O=Sn（OH）4+4HCl．
（5）实验完毕后，E装置质量增加9.4g，SnCl4的产率是90%．
8．硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）俗称“海波”，又名“大苏打”，在纺织工业中用于棉织品漂白后的脱氯剂、染毛织物的硫染剂、靛蓝染料的防白剂、纸浆脱氯剂、医药工业中用作洗涤剂、消毒剂和褪色剂等，它易溶于水，难溶于乙醇，加热易分解，具有较强的还原性和配位能力．它是冲洗照相底片的定影剂，棉织物漂白后的脱氯剂，定量分析中的还原剂．工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备．
（1）某实验室模拟工业硫化碱制取（2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2）硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图（c）：a的装置名称蒸馏烧瓶，装置C的作用吸收反应生成的CO2和多余的SO2，防止污染空气
（2）工业上还可以用亚硫酸钠法（亚硫酸钠和硫粉通过化合反应）制得，装置如图（a）所示．
已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在，有关物质的溶解度曲线如图（b）所示．
①Na2S2O3•5H2O的制备：
步骤1：如图连接好装置后，检查A、C装置气密性的操作是关闭K2打开K1，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好．
步骤2：加入药品，打开K1、关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热．写出烧瓶内发生反应的化学方程式Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+2H2O+SO2↑．装置B、D的作用是吸收SO2，防止污染．
步骤3：C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．当C中溶液的pH接近7时，打开K2、关闭K1并停止加热；C中溶液要控制pH的理由是Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在．
步骤4：过滤C中的混合液，将滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品．
②Na2S2O3性质的检验：
向足量的新制氯水中滴加Na2S2O3溶液，氯水颜色变浅，再向溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，据此认为Na2S2O3具有还原性．该方案是否正确并说明理由不正确，因为氯水中含有Cl-．
③常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+浓度，步骤如下：取废水25.00mL，控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解，此时CrO42-全部转化为Cr2O72-；再加过量KI溶液，充分反应后，加入淀粉溶液作指示剂，用0.010mol•L-1的Na2S2O3溶液进行滴定，反应完全时，消耗Na2S2O3溶液18.00mL．部分反应的离子方程式为：
a．Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O；      b．I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
则该废水中Ba2+的物质的量浓度为0.0024mol/L．
9．在200mL某硫酸盐溶液中含有1.5NA个硫酸根离子（NA表示阿伏加德罗常数），同时含有NA个金属阳离子，则该硫酸盐的物质的量浓度为（　　）
A．1 mol•L-1B．2.5 mol•L-1C．5 mol•L-1D．2 mol•L-1

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