題目列表(包括答案和解析)
(14 分) 一氧化碳被廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)和電子工業(yè)。
⑴高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法,相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
4CO(g)+Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s) △H="a" kJ·mol-1
CO(g)+3Fe2O3(s)=CO2(g)+2Fe3O4(s) △H="b" kJ·mol-1
反應(yīng)3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s)的△H= kJ·mol-1(用含a、b 的代數(shù)式表示)。
⑵電子工業(yè)中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應(yīng)得到。
第一步:2CH3OH(g)
HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0
第二步:HCOOCH3(g)
CH3OH(g) +CO(g) △H>0
①第一步反應(yīng)的機(jī)理可以用下圖表示:![]()
圖中中間產(chǎn)物X的結(jié)構(gòu)簡式為 。
②在工業(yè)生產(chǎn)中,為提高CO的產(chǎn)率,可采取的合理措施有 。
⑶為進(jìn)行相關(guān)研究,用CO還原高鋁鐵礦石,反應(yīng)后固體物質(zhì)的X—射線衍射譜圖如圖所示(X—射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在,不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同)。反應(yīng)后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽,該反應(yīng)的離子方程式為 。![]()
⑷某催化劑樣品(含Ni2O340%,其余為SiO2)通過還原、提純兩步獲得鎳單質(zhì):首先用CO將33.2 g樣品在加熱條件下還原為粗鎳;然后在常溫下使粗鎳中的Ni與CO結(jié)合成Ni(CO)4(沸點(diǎn)43 ℃),并在180 ℃時(shí)使Ni(CO)4重新分解產(chǎn)生鎳單質(zhì)。
上述兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為 。
⑸為安全起見,工業(yè)生產(chǎn)中需對(duì)空氣中的CO進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗(yàn)空氣中少量的CO。若空氣中含CO,則溶液中會(huì)產(chǎn)生黑色的Pd沉淀。每生成5.3gPd沉淀,反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 。
②使用電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器定量檢測(cè)空氣中CO含量,其結(jié)構(gòu)如圖所示。這種傳感器利用原電池原理,則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 。![]()
(14 分) 一氧化碳被廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)和電子工業(yè)。
⑴高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法,相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
4CO(g)+Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s) △H="a" kJ·mol-1
CO(g)+3Fe2O3(s)=CO2(g)+2Fe3O4(s) △H="b" kJ·mol-1
反應(yīng)3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s)的△H= kJ·mol-1(用含a、b 的代數(shù)式表示)。
⑵電子工業(yè)中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應(yīng)得到。
第一步:2CH3OH(g)
HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0
第二步:HCOOCH3(g)
CH3OH(g) +CO(g) △H>0
①第一步反應(yīng)的機(jī)理可以用下圖表示:![]()
圖中中間產(chǎn)物X的結(jié)構(gòu)簡式為 。
②在工業(yè)生產(chǎn)中,為提高CO的產(chǎn)率,可采取的合理措施有 。
⑶為進(jìn)行相關(guān)研究,用CO還原高鋁鐵礦石,反應(yīng)后固體物質(zhì)的X—射線衍射譜圖如圖所示(X—射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在,不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同)。反應(yīng)后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽,該反應(yīng)的離子方程式為 。![]()
⑷某催化劑樣品(含Ni2O340%,其余為SiO2)通過還原、提純兩步獲得鎳單質(zhì):首先用CO將33.2 g樣品在加熱條件下還原為粗鎳;然后在常溫下使粗鎳中的Ni與CO結(jié)合成Ni(CO)4(沸點(diǎn)43 ℃),并在180 ℃時(shí)使Ni(CO)4重新分解產(chǎn)生鎳單質(zhì)。
上述兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為 。
⑸為安全起見,工業(yè)生產(chǎn)中需對(duì)空氣中的CO進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗(yàn)空氣中少量的CO。若空氣中含CO,則溶液中會(huì)產(chǎn)生黑色的Pd沉淀。每生成5.3gPd沉淀,反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 。
②使用電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器定量檢測(cè)空氣中CO含量,其結(jié)構(gòu)如圖所示。這種傳感器利用原電池原理,則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 。![]()
(8分)工業(yè)上常用廢鐵屑溶于一定濃度的硫酸溶液制備綠礬( FeSO4·7H2O)。
⑴若用98% 1.84 g/cm3的濃硫酸配制生產(chǎn)用28%的硫酸溶液,則濃硫酸與水的體積比約為1: ▲ 。
⑵為測(cè)定某久置于空氣的綠礬樣品中Fe2+的氧化率,某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):取一定量的樣品溶于足量的稀硫酸中,然后加入5.00 g鐵粉充分反應(yīng),收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,剩余固體質(zhì)量為3.88 g,測(cè)得反應(yīng)后的溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為0.14 mol(不含F(xiàn)e3+)。則該樣品中Fe2+離子的氧化率為 ▲ 。
⑶硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗稱莫爾鹽),較綠礬穩(wěn)定,在氧化還原滴定分析中常用來配制Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液,F(xiàn)取0.4 g Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40 mL 0.150 mol/L KMnO4溶液處理,發(fā)生反應(yīng)如下:
8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O
6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O
反應(yīng)后煮沸溶液,趕盡SO2,剩余的KMnO4恰好與V mL 0.2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反應(yīng)。已知:MnO4-+Fe2++H+——Mn2++Fe3++H2O(未配平)
①V的取值范圍為 ▲ ;
②若V=35,試計(jì)算混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(8分)工業(yè)上常用廢鐵屑溶于一定濃度的硫酸溶液制備綠礬( FeSO4·7H2O )。
⑴若用98% 1.84 g/cm3的濃硫酸配制生產(chǎn)用28%的硫酸溶液,則濃硫酸與水的體積比約為1: ▲ 。
⑵為測(cè)定某久置于空氣的綠礬樣品中Fe2+的氧化率,某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):取一定量的樣品溶于足量的稀硫酸中,然后加入5.00 g鐵粉充分反應(yīng),收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,剩余固體質(zhì)量為3.88 g,測(cè)得反應(yīng)后的溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為0.14 mol(不含F(xiàn)e3+)。則該樣品中Fe2+離子的氧化率為 ▲ 。
⑶硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗稱莫爾鹽),較綠礬穩(wěn)定,在氧化還原滴定分析中常用來配制Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液,F(xiàn)取0.4 g Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40 mL 0.150 mol/L KMnO4溶液處理,發(fā)生反應(yīng)如下:
8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O
6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O
反應(yīng)后煮沸溶液,趕盡SO2,剩余的KMnO4恰好與V mL 0.2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反應(yīng)。已知:MnO4-+Fe2++H+——Mn2++Fe3++H2O(未配平)
①V的取值范圍為 ▲ ;
②若V=35,試計(jì)算混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
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