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目前高铁酸钠(Na
2
FeO
4
)被广泛应用于水处理,具有高效、无毒的优点。
(1) 将Fe(OH)
3
与NaClO溶液混合,可制得Na
2
FeO
4
,完成并配平下列离子方程式
(2) 用Fe做阳极,Cu做阴极,NaOH溶液做电解液,用电解的方法也可制得Na
2
FeO
4
,则电解过程中阳极的反应式为______________________
(3) 某地海水样品经Na
2
FeO
4
处理后,所含离子及其浓度如下表所示(H
+
和OH
-
未列出):
常温下,取一定量经Na
2
FeO
4
处理过的海水为原料制备精制食盐水和MgCl
2
·7H
2
O,过程如下
注:离子的浓度小于 ,可认为该离子不存在;
;操作过程中溶液体积的变化忽略不计。
①表格中的a_______0.16 (填“”或“=”)。
②沉淀A的组成为_______ (填化学式);在调节溶液PH时,理论上应调节的pH的范围是_____________________
③加入的过量试剂X为_______ (填化学式)。
④加入过量HCl的作用为______________
钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业,下列是有关钛的冶炼及应用的问题。
(1)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化:
TiO
2
(金红石)+2C+2Cl
2
TiCl
4
+2CO
已知:C(S)+O
2
(g)=CO
2
(g)
H=-393.5 kJ·mol
-1
2CO(g)+O
2
(g)=2CO
2
(g)
H=-566 kJ·mol
-1
TiO
2
(s)+2Cl
2
(g)=TiCl
4
(s)+O
2
(g)
H=+141 kJ·mol
-1
则TiO
2
(g)+2Cl
2
(g)+2C(s)=TiCl
4
(s)+2CO(g)的
H=______________,
(2)钠热还原法是冶炼金属钛的方法之一,主要反应原理为:4Na+TiCl
4
4NaCl+Ti,该反应不能在水溶液中进行,一是因为TiCl
4
会强烈水解生成TiO
2
,另一原因_______________(用适当化学方程式辅以必要的文字说明)。
(3)镁还原法也是冶炼金属钛的常用方法,其主要反应原理如下:
MgCl
2
Mg+Cl
2
TiCl
4
+2Mg
2MgCl
2
+Ti
从海水中提取MgCl
2
时,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)
2
,写出Mg(OH)
2
溶度积表达式:_______________可加入适当过量的熟石灰,从Mg(OH)
2
溶解平衡角度解释其原因_________________
(4)TiCl
4
与LiOH在水溶液中一定条件下可反应生成Li
4
Ti
5
O
12
(钛酸锂),Li
4
Ti
5
O
12
可与LiMn
2
O
4
(锰酸锂)等正极材料组成理离子二次电池,工作时Li
+
在电池内定向移动,其电池反应为:
使用时先充电,写出其充电式的阳极反应_______________,放电时Li
+
的移动方向 _______________。
下列各项正确的是
[ ]
电极反应式
出现环境
A.
O
2
+2H
2
O+4e
-
=4OH
-
碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应
B.
4OH
-
-4e
-
=O
2
↑+2H
2
O
弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀的电极反应
C.
2H
+
+2e
-
=H
2
↑
用Cu作电极电解NaOH溶液的阴极反应
D.
H
2
-2e
-
=2H
+
用惰性电极电解H
2
SO
4
的阳极反应
磷酸亚铁锃(LiFePO
4
)是新型锂离子电池的首选电极材料,其制备方法之一是:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀。则阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为
[ ]
A.Li
+
+Fe
2+
+
=LiFePO
4
B.Li+Fe
2+
+
-e
-
=LiFePO
4
C.Li
+
+Fe+
-2e
-
=LiFePO
4
D.Li
+
+Fe+
-2e
-
=LiFePO
4
+2H
+
如图是某具有高效能的高铁电池的实验装置,已知放电后,两极得到铁的相同价态的化合物。
请问答下列问题:
(1)该电池放电时正极发生的电极反应是_________;若该电池属于二次电池,则充电时阴极的电极反应式为_________________
(2)此盐桥中阴离子定向移动的方向是__________;若用某种高分子材料制成隔膜代替盐桥,该隔膜允许通过的离子是____。
(3)高铁酸钾具有极姒的氧化性,是一种优良的水处理剂。请完成FeO
4
2-
与水反应的化学方程式:4FeO
4
2-
+10H
2
O
4Fe(OH)
3
+8OH
-
+_______;K
2
FeO
4
在处理水的过程中所起的作用是作净水剂和____。
(4)用适量的K
2
FeO
4
配制 =1.0 mol·L
-1
的试液,将试液分别置于20℃、40℃、60℃的恒温水浴中,测出 的变化如图I所示,则(3)中反应的△H_______0(填“>”、“<”或“=”),温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_______________。
(5) 在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示。下列说法中正确的是___________。
a.无论溶液的酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
b.向pH=2的这种溶液中加KOH溶液至pH=10,HFeO
4
-
的分布分数先增大后减小
c.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:
H
2
FeO
4
+OH
-
=HFeO
4
-
+H
2
O)
(1)氮的氢化物肼(N
2
H
4
)是航天火箭发射常用的燃料
①发射火箭时肼(N
2
H
4
)为燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知4gN
2
H
4
(g)在上述反应中放出71kJ的热量,写出该反应的热化学方程式_________。
②工业上可采用电化学的方法获得N
2
H
2
,装置如图,则通入氨气一极的电极反应式为_______________。
③将标准状况下112 mL CO
2
通入100 mL 0.1 mol/L的氨水中,所得溶液pH=10,则溶液中离子浓度以大到小的顺序___________。该溶液中:c(HCO
3
-
)+c(CO
3
2-
)+c(H
2
CO
3
)=___________(忽略溶液体积的变化)。
(2)T℃下,某2L容器内A、M、N三种物质参与的某一化学反应:
①其物质的量随反应时间的变化的曲线如图,此反应0~5min反应物A的反应速率为__________;若达到平衡后移走1mol A,再次达平衡后M小于0.75 mol,则该反应在T℃的化学平衡常数为___________。
②若为了寻找该反应的最佳条件,在反应过程中持续不断地升高温度,所得的M的体积分数如下图,则温度T1和T2下化学平衡常数 K
1
___________K
2
(填“>”、“<”“=”)
下列说法不正确的是
[ ]
A.通电一段时间后,搅拌均匀,溶液的pH增大
B.甲电极上的电极反应为:2Cl
-
-2e
-
= Cl
2
↑
C.Pt电极上的电极反应为:O
2
+2H
2
O+4e
-
==4OH
-
D.总反应的离子方程式为: 2Fe
3+
+Cu=Cu
2+
+ 2Fe
2+
有关下列化学用语正确的是
[ ]
A.盐酸和氢氧化钠溶液中和反应的热化学反应方程式:HCl (aq)+NaOH(aq)=NaCl (aq)+ H
2
O(aq) △H=-57.3kJ/mol
B.500℃、30MPa下,将0.2mol N
2
和0.6molH
2
置于密闭的容器中充分反应生成NH
3
(g),放热7.72kJ,其热化学方程式为: N
2
(g) + 3H
2
(g)
2NH
3
(g) △H=-38.6kJ·mol
-1
C.用硫酸酸化的橙色的重铬酸钾(K
2
Cr
2
O
7
)溶液与乙醇作用生成乙酸和绿色的Cr
3+
,该原理可用于检测是否酒后驾驶:2Cr
2
O
7
2-
+3C
2
H
5
OH+16H
+
= 4Cr
3+
+3CH
3
COOH+11H
2
O
D.用两个铜电极电解稀盐酸:2H
+
+2Cl
-
H
2
↑+ Cl
2
↑
防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。
(1)氮肥厂的氨氮废水经过初步处理后可得到低浓度氨氮废水,后续处理流程如下:
过程I:在硝化细菌作用下,O
2
将NH
4
+
氧化为NO
3
-
;
过程II:加入甲醇,NO
3
-
和甲醇反应转化CO
2
和N
2
。
请写出过程I步的离子方程式:_________________ 。
(2)Hg是水体污染的重金属元素之一。水溶液中二价汞的主要存在形态与Cl
-
、OH
-
的浓度关系如图所示[图中的物质或粒子只有Hg(OH)
2
为难溶物; pCl=-1gc(Cl
-
)]
①下列说法中正确的是_____________。
A.为了防止Hg
2+
水解,配制Hg(NO
3
)
2
溶液时应将Hg(NO
3
)
2
固体溶于浓硝酸后再稀释。 B.当c(Cl
-
) =10
-1
mol·L
-1
时,汞元素一定全部以HgCl
4
2-
形式存在
C.HgCl
2
是一种弱电解质,其电离方程式是:HgCl
2
=HgCl
+
+ Cl
-
D.当溶液pH保持在4,pCl由2改变至6时,可使HgCl
2
转化为Hg(OH)
2
②HgCl
2
又称“升汞”,熔点549K,加热能升华,其晶体是_________(填晶体类型)。
(3)汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素,常用以下反应净化汽车尾气:
2NO(g)+2CO(g)
2CO
2
(g)+N
2
(g) 在某温度T1℃下,2L密闭容器中充入NO 、CO各0.4mol,测得不同时间的NO和CO物质的量如下表:
①根据上表的数据,在下图中画出CO
2
的物质的量与时间的关系曲线。
②上述反应达到平衡后,继续加入NO 、CO、CO
2
各0.2mol和N
2
__________ mol时,平衡不移动。
③在上述条件下该反应能够自发进行,如果把温度从T
1
℃升高到T
2
℃,平衡常数K将__________(填写“变大”、“变小”、“不变”)。
④一种CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似燃料电池,其中的固体电解质是Y
2
O
3
-Na
2
O,O
2
ˉ可以在其中自由移动,负极的反应式为____________。
下图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH为电解液,下列有关说法中不正确的是
[ ]
A.该能量转化系统中的水也是可以循环利用的
B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于太阳能
C.水电解系统中的阳极反应:4OH
-
-4e
-
=2H
2
O+O
2
↑
D.燃料电池放电时的负极反应:H
2
-2e
-
=2H
+
0
12214
12222
12228
12232
12238
12240
12244
12250
12252
12258
12264
12268
12270
12274
12280
12282
12288
12292
12294
12298
12300
12304
12306
12308
12309
12310
12312
12313
12314
12316
12318
12322
12324
12328
12330
12334
12340
12342
12348
12352
12354
12358
12364
12370
12372
12378
12382
12384
12390
12394
12400
12408
203614
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