氯气是工业生产中的重要原料,含氯消毒剂在生活中有着广泛的用途。
(1)工业生产通过电解饱和食盐水获取大量氯气,化学方程式为 。
(2)氯气可用于制取84消毒液(有效成分为NaClO),离子方程式为 。
(3)下列措施能增强84消毒液杀菌能力的是 。
A.加入适量醋酸 B.加入适量亚硫酸 C.加入少量NaOH粉末
(4)氯气与氢氧化钠溶液反应,若所得溶液恰好为中性,则溶液中离子浓度关系正确的是 。
A.c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(Cl-)
B.c(Na+) = c(ClO-) + c(Cl-)
C.c(Na+) = 2c(ClO-) + c(HClO)
(5)84消毒液不能用于消毒钢铁(含Fe、C)制品,易发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀。正极反应为 。
电化学原理在能量转换、物质合成、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
I.下列是常见的电化学示意图
(1)图①是碱性锌锰电池的构造示意图,在正极反应的物质是_______________(填“Zn”或“MnO2”),正极发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)图②是酸性电解质的氢氧燃料电池工作原理示意图,B极发生的电极反应是________________。
(3)图③表示钢铁发生吸氧腐蚀生锈的示意图,写出氧气发生的电极反应:___________________。
(4)能表示“牺牲阳极的阴极保护法”的示意图是______________(填序号)。图④中,钢闸门连接电源的_____________极而受到保护。在图⑤中标出电子的移动方向。
II.下列是常见的电化学装置图。
(5)图⑥中电池的总反应为__________________(写化学方程式),盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液,盐桥中Cl-会向_______________(填“左”或“右”)边烧杯中的溶液移动。
(6)检验图⑦中阳极产物的方法和现象是________________。
(10分)对钢铁制品进行抗腐蚀处理,可适当延长其使用寿命。
(1)抗腐蚀处理前,生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中,除去铁锈的化学反应的离子方程式为:________________________。
(2)利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒,为减缓铁件的腐蚀,开关K应置于________处。
②若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为____ ____。
(3)上图中若X为粗铜,容器中海水替换为硫酸铜溶液,开关K置于N处,一段时间后,当铁件质量增加3.2 g时, 转移的电子数为 NA。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀,如果铁件部分未镀上铜,或镀层破损,镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀,请简要说明原因:___________________。
铁及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
(1)下图是研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
在图中A、B、C、D四个部位中,生成铁锈最多的部位________(填字母)。
(2)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。则该反应的平衡常数表达式为K=____________;t℃时,反应达到平衡时n(CO):n(CO2) =_______;t℃时,若在1L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)、xmol CO,发生反应,当反应达到平衡时FeO(s)的转化率为50%,则x=________。
(3)高铁酸钾是一种高效、多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,有关
反应原理为:
3NaClO+2Fe(NO3)3+l0NaOH=2Na2FeO4 ↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH
实验证明,反应的温度、原料的浓度及配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;图2为一定温度下,NaClO不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响。
①工业生产中,反应进行的适宜温度为_________℃;此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液的理想的质量浓度之比是____________。
②高铁酸钾做水处理剂时的作用主要有__________________(答出2条即可)。
高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s) + 3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数列于表中:
温度/℃ |
1000 |
1150 |
1300 |
平衡常数 |
64.0 |
50.653 |
42.875 |
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=____ _____。
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe2O3、CO各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)= ;平衡时,c(CO)= 。
(3)欲提高(2)中CO的反应速率,可采取的措施是_____________。
A.减少Fe的量
B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2
D.提高反应温度
E.减小容器的体积
F.加入合适的催化剂
(4)在1L的密闭容器中,1300℃条件,下列达平衡状态的是 。
n(Fe2O3) |
0.350 |
0.027 |
0.080 |
0.080 |
n(CO) |
0.010 |
0.010 |
0.010 |
0.050 |
n(Fe) |
0.100 |
0.064 |
0.080 |
0.080 |
n(CO2) |
0.035 |
0.088 |
0.040 |
0.050 |
(5)铁是国家的工业基础,下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 ________。
Cl2、漂白液(有效成分为NaClO)在生产、生活中广泛用于杀菌、消毒.
(1)电解NaCl溶液生成Cl2的化学方程式是 。
(2)Cl 2溶于H2O、NaOH溶液即获得氯水、漂白液.
①干燥的氯气不能漂白物质,但氯水却有漂白作用,说明起漂白作用的物质是 。
②25℃,Cl 2与H2O、NaOH的反应如下:
不直接使用氯水而使用漂白液做消毒剂的原因是 。
(3)家庭使用漂白液时,不宜直接接触铁制品,漂白液腐蚀铁的电极反应为:发生的电极反应式是 。
(4)研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义.30℃时,pH=11的漂白液中NaClO的质量百分含量随时间变化如下:
①分解速v(Ⅰ)、v(Ⅱ)的大小关系是 ,原因是 。
②NaClO分解的化学方程式是 。
③(常温下漂白液的密度约为1g / cm3,且变化忽略不计)
K, Fe, C, N, O, S是中学化学常见的六种元素。
(1)K位于元素周期表的第 周期第 族;N的基态原子核外有 个未成对电子。基态Fe2+的核外电子排布式是
(2)用“>”或“<”填空:
(3)在250C、l01kPa下,已知CO与NO在一定条件下反应生成N2和CO2,恢复至原状态,平均每转移lmol电子放热153.9kJ,该反应的热化学方程式是
(4)钢铁在有电解质溶液存在的条件下易发生电化学腐蚀。某同学利用钢铁的电化学腐蚀原理,设计如图甲所示实验:
①写出石墨电极的电极反应式:
②将该装置作筒单修改即可成为铁的电化学防护装置,请在图乙中的虚线框内所示位置作出修改。
某蓄电池反应为NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2
(1)该蓄电池充电时,发生还原反应的物质是 (填下列字母),放电时生成Fe(OH)2的质量18 g,则外电路中转移的电子数是 。
A.NiO2 | B.Fe | C.Fe(OH)2 | D.Ni(OH)2 |
(2)为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与该蓄电池这样的直流电源的 极(填“正”或“负”)相连。
(3)以该蓄电池做电源,用下图所示装置,在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是(用相关的电极反应式和离子方程式表示 。
(4)精炼铜时,粗铜应与直流电源的 极(填“正”或“负”)相连,精炼过程中,电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解,甲同学设计如下除杂方案:
已知各离子沉淀时的情况如下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Zn(OH)2 |
开始沉淀时的pH |
2.3 |
7.5 |
5.6 |
6.2 |
完全沉淀时的pH |
3.9 |
9.7 |
6.4 |
8.0 |
则加入H2O2的目的是 ,
发生反应的离子方程式为 。乙同学认为应将方案中的pH调节到8,你认为此观点 (填“正确”或“不正确”),理由是 。
铁、铜及其化合物在工农业生产中应用广泛。
(1)在潮湿空气中,钢铁发生电化学腐蚀转化为Fe(OH)2的反应方程式为 。在含有等浓度硫酸溶液的下列装置中,铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是 (用序号填写)。
(2)已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) H="-1118" kJ·mol-1
②2Al(s)+3/2O2(g)=A12O3(s) H="-1675.7" kJ·mol-1
则焊接钢轨时铝与Fe3O4发生反应生成铁和Al2O3的热化学方程式为 。
(3)Na2FeO4具有强氧化性,其电解制法如图所示,请写出阳极的电极反应式 。Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,其原理是 。
(4)工业上常用FeCl3溶液腐蚀印刷线路板,发生反应的离子方程式是 。若腐蚀铜板后的溶液中,Cu2+、Fe3+和Fe2+浓度均为0.1 mol·L-1,结合下图分析,当混合溶液中通入氨气调节溶液的pH=5.6时,溶液中存在的金属阳离子为 。从图中数据计算Fe(OH)2的溶度积Ksp[Fe(OH)2]= 。
已知:横坐标为溶液的pH,纵坐标为金属离子的物质的量浓度的对数(当溶液中金属离子浓度10-5 mol·L-1时,可认为沉淀完全)。
I.设反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1。反应 ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2,在不同温度下,K1、K2的值如下:
T(K) |
K1 |
K2 |
973 |
1.47 |
2.36 |
1173 |
2.15 |
1.67 |
(1)现有反应③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),这是一个 (填“吸”或“放”)热反应,要使平衡③向右移动,可采取的措施有 (填序号)。
A.缩小反应容器容积
B.扩大反应容器容积
C.降低温度
D.升高温度
E.使用合适的催化剂
F.设法减少CO的量
(2)若反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)在温度T1下进行;Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)在温度T2下进行,已知T1>T2,且c(CO2)>c(H2O)(其他条件均相同),则两者的反应速率 (填序号)。
A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断
II.(1)钢铁的表面发蓝、发黑处理是常用的防腐方法。请配平主要反应的方程式:
□Na2FeO2+□NaNO2+□H2O=□NaFeO2+□NH3↑+□NaOH
(2)钢铁经冷、浓HNO3处理后“钝化”能达到防腐目的,不同浓度的HNO3与铁反应的还原产物很复杂,其分布曲线如图。
①图示可知,分析HNO3与铁反应的规律是 。
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理,其可能的原因是 。
(3)金属(M)的腐蚀是因为发生反应:M-ne-→Mn+,除了上述表面处理的方法外,下列方法也能起到防腐作用的是 (填字母编号)
A.在铁中掺入铬等金属制成不锈钢
B.在铁制品表面镀锌
C.提高铁中含碳量,制成生铁
D.将水库铁闸门与直流电源的负极相连
中国尿素合成塔(尿塔)使用寿命仅为欧美国家的1/4。为此北京钢铁研究 院对四川泸天化尿塔腐蚀过程进行研究,得出下列腐蚀机理:
(1)H2S来自合成尿素的天然气。在380 K、体积为2 L的密闭容器中,存在如下反应:H2(g)+S(s)H2S(g) △H=+21.6kJ·mol-1。反应达到平衡时H2、S、H2S的物质的量均为3 mol,则380 K时该反应的化学平衡常数为______;下列对该反应分析正确的是______(填字母序号)。
(2)在反应I中发生的化学反应为______。
(3)研究发现反应II是分别以Fe、FeS为电极,以水膜为电解质溶液的电化学腐蚀,其 负
极为______;
已知:Fe(s)+S(s)=FeS(s) △H1=-2.5akJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2=-5akJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-6akJ·mol-1
则反应II的热化学方程式为_____
(4)已知H2S2O3的K1=2.2×10-1、K2=2.8×10-2。Na2S2O3水溶液呈______性,该溶液中电荷守恒式为_____ ;反应IY的反应类型为______ ;该反应______(填“能”或“不能”) 说明FeS溶解性强于FeS2O3
(5)泸天化尿塔的最终腐蚀产物为______;为了有效防腐,北钢建议泸天化在生产中用 CuSO4溶液“脱硫(H2S)”,其中涉及的离子方程式为
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