6.亚硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于染料、医药等工业。实验室制备亚硝酰硫酸的方法如下:将SO2通入盛有浓硫酸和浓硝酸的混合液中,维持体系温度略低于20℃,搅拌,使其充分反应。反应过程中,亚硝酰硫酸的物质的量和硝酸的物质的量随时间的变化如图所示。
(1)①实验室制备NOSO4H的化学反应方程式为___。
②反应进行到10min后,反应速度明显加快,其可能的原因是___。
③反应过程中,硝酸减少的物质的量大于NOSO4H生成的物质的量的可能原因是___ (2)为了测定亚硝酰硫酸的纯度,进行如下实验:。
L-1的KMnO4标准溶液和足量准确称取1.200g产品放入锥形瓶中,加入50.00mL0.1000mol·
稀H2SO4,摇匀,使其充分反应。再将反应后溶液加热至60~70℃(使生成的HNO3挥发逸L-1Na2C2O4标准溶液滴定至终点,消耗Na2C2O4溶液的体出),冷却至室温,用0.2500mol·积为16.00mL。
已知:2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4;KMnO4在酸性条件下被还原为Mn2+。
根据以上实验数据计算亚硝酰硫酸的纯度。(写出计算过程)___ 【答案】HNO3+SO2和分解 90.00% 【解析】 【分析】
(1)设NOSO4H中N的化合价为x,根据化合价代数和为0有:x+(+6)×1+(-2)×5+(+1) ×1=0,解得:x=+3,N元素化合价从+5降低到+3,必有S元素化合价从+4升高到+6,发生的是氧化还原反应,氧化剂与还原剂物质的量之比=1:1;
NOSO4H 生成的NOSO4H对该反应有催化作用 硝酸会挥发
L-1的KMnO4与16.00mL 0.2500mol·L-1Na2C2O4反应之后剩余的(2)50.00mL0.1000mol·KMnO4再与NOSO4H反应。 【详解】
(1)①N元素化合价从+5降低到+3,必有S元素化合价从+4升高到+6,N元素和S元素的物质的量之比=1:1,所以反应的方程式为:HNO3+SO2
浓硫酸NOSO4H,故答案为:
HNO3+SO2
浓硫酸NOSO4H;
②反应前十分钟没有加快,不是温度,十分钟后明显加快,说明生成的物质对反应有催化作用,故答案为:生成的NOSO4H对该反应有催化作用;
③从反应的方程式看:参加反应的硝酸和生成的NOSO4H比例为1:1,消耗的硝酸多,可能是有一部分挥发和分解了,故答案为:硝酸会挥发和分解;
(2)一部分KMnO4标准溶液和NOSO4H反应,剩余的KMnO4标准溶液用Na2C2O4反滴定,KMnO4和Na2C2O4,KMnO4中Mn元素化合价从+7降低到+2,降低5,作氧化剂,Na2C2O4中C元素化合价从+3升高到+4升高了1,2个C升高了2,作还原剂,根据得失电
2KMnO4?子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比=2:5,所以
5Na2C2O45mol,
0.25mol/L?16?10-3L2moln1解得:和Na2C2O4反应的KMnO4的物质的量n1=1.6×10-3mol,KMnO4总的物质的量=50.00×10-3L×0.1000mol·L-1=5×10-3mol,所以和NOSO4H反应的KMnO4的物质的量=5×10-
2KMnO4?5NOSO4H3
mol-1.6×10-3mol=3.4×10-3mol,所以2mol5?127g,解得NOSO4H的质量
3.4?10?3mm=1.0795g,所以样品中NOSO4H的纯度=【点睛】
和Na2C2O4反应的KMnO4加上和NOSO4H反应的KMnO4为总的KMnO4的量。
1.0795g?100%≈90.00%,故答案为:90.00%。 1.2g
-+-+
7.某体系中存在如下反应:①H2S+4H2O-8e = SO42+10H,②2IO3+12 H+10e = I2
+6H2O。
(1)反应①中H2S做_____剂,反应②属于_______ 反应(填“氧化”或“还原”)。 (2)若在反应①中失去0.2 mol 电子,则反应②中可生成______g I2。
(3)写出并配平碘酸钾与硫化氢反应的化学方程式,同时标出电子转移的方向和数目:_____。
(4)由上述反应可推知__________。 a.氧化性:K2SO4> KIO3 b.酸性:HIO3> H2SO4 c.还原性:H2S > I2 d.反应过程中溶液的酸性逐渐减弱 【答案】还原 还原 5.08 【解析】 【分析】
(1)化合价升高的反应物做还原剂,碘元素的价态由正五价,变为零价,发生还原反应; (2)由得失电子数目守恒计算可得; (3)①×5+②×4得反应的化学方程式;
(4)还原性:还原剂>还原产物,氧化性:氧化剂>氧化产物,因为有水的生成,酸性减
c
弱。 【详解】
(1)由①H2S+4H2O-8e→SO42-+10H+和②2IO3-+12H++10e→I2+6H2O可知,反应①中硫元素化合价从-2价变化为+6价,化合价升高失电子做还原剂,反应②是碘元素化合价从+5价变化为0价,化合价降低做氧化剂,发生还原反应,故答案为:还原,还原;
(2)根据①②电子守恒得到:40mole-转移生成4molI2,4I2~40e-,;①中失去0.2mol 电子,②中得到0.2mol电子,反应的碘单质物质的量0.02mol,m(I2)=0.02mol×127g/mol×2=5.08g,故答案为:5.08; (3)由①和②依据电子守恒得到反应的化学方程式为
5H2S+8KIO3=4K2SO4+4I2+H2SO4+4H2O,由方程式可知40mole-转移生成4molI2,则电子转移的方向和数目为
;
(4)a、氧化剂KIO3的氧化性大于氧化产物K2SO4、H2SO4,氧化性:K2SO4<KIO3,故a错误;
b、反应物中无碘酸生成,该反应不能判断酸性强弱,故b错误; c、还原剂H2S的还原性大于还原产物I2,则还原性:H2S>I2,故c正确; d、反应过程中氢硫酸反应生成硫酸,溶液酸性增强,故d错误; c正确,故答案为:c。
,故答案为:
8.含铬(+6价)废水严重危害人体健康,工业上常用还原法进行处理。其部分工艺流程如下:
(1)废水中,六价铬以CrO42-;或者Cr2O72-的形式存在,写出其相互转化的离子方程式______。我国常用NaHSO3做还原剂,写出还原池中反应的离子方程式__________。 (2)废水中残留六价铬的浓度随溶液pH变化如图所示。实际生产中需控制pH=2.5~3.0,原因可能是_____________。
(3)沉淀池中生成Cr(OH)3的颗粒太细,为促使其更好地沉淀,可采取的措施是________。
(4)我国规定,工业废水中含Cr(VI)量的排放标准为0.1 mg/L。已知:Cr的相对原子质量为52,Kap(BaCrO4)=1.2×10-10。若用Ba2+除去废水中的CrO42-,达到废水排放标准时,废水
++-
中Ba2浓度最低为___________mol/L(保留小数点后2位)。用Ba2除去废水中的CrO42是
否可行,为什么?请简要回答。________________ 【答案】2CrO4+2H
2-+
Cr2O7+H2O 3HSO3+Cr2O7+5H=2Cr+3SO4+4H2O 溶液中pH越高,
2-—2-+3+2-
废水中六价铬残留越多;溶液中pH越低,会腐蚀设备管道 加入絮凝剂 6.24×10-5 mol/L 不可行,因为废水中含有Ba2+,同样有毒 【解析】 【分析】
(1)由工艺流程可知,加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-,还原池中,Cr2O72-在酸性条件下将HSO3—氧化生成SO42-,本身被还原为Cr3+;
(2)由图可知,溶液中pH越大废水中残留六价铬的浓度越大,而溶液中pH越小,酸性越强,可能会腐蚀设备管道;
(3)沉淀池中生成Cr(OH)3的颗粒太细,可向沉淀池中加入絮凝剂;
+
(4)由溶度积计算可得;Ba2在溶液中有毒。
【详解】
(1)由工艺流程可知,加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-,转化的离子方程式为2CrO42-+2H++2H+
Cr2O72-+H2O;还原池中,Cr2O72-在酸性条件下将HSO3—氧化生成SO42-,本身被还Cr2O72-+H2O;3HSO3—+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O;
—
原为Cr3+,反应的离子方程式为3HSO3+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O,故答案为:2CrO42-
(2)由图可知,溶液中pH越大废水中残留六价铬的浓度越大,而溶液中pH越小,酸性越强,可能会腐蚀设备管道,所以实际生产中需控制pH=2.5~3.0,故答案为:溶液中pH越高,废水中六价铬残留越多;溶液中pH越低,会腐蚀设备管道;
(3)沉淀池中生成Cr(OH)3的颗粒太细,可向沉淀池中加入絮凝剂,使Cr(OH)3更好地沉淀,故答案为:加入絮凝剂;
(4)达到废水排放标准时,CrO42-的浓度为
Ksp?BaCrO4?c(CrO42-0.0001g521L=0.0001mol/L,则溶液中Ba2+浓度为52)=
1.2?10?100.0001mol/L52=6.24×10-5 mol/L;Ba2+在溶液中有毒,则用Ba2+除去废水中的CrO42-
是不可行的,故答案为:6.24×10-5 mol/L;不可行,因为废水中含有Ba2+,同样有毒。
9.(1)将新制氯水逐滴滴入FeBr2溶液中,写出最初发生的反应的离子方程式,并标出电子转移的方向和数目。___。
(2)在硫酸铝铵(NH4Al(SO4)2)溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液并不断搅拌。用一个离子方程式表示最初发生的反应。___。
(3)石油气“芳构化”是由石油气生产高辛烷值汽油的一种有效生产工艺。测得反应2C4H10温度(℃) 平衡常数K C8H10(g)+5H2在不同温度下的平衡常数变化如下: 400 a 450 6a 500 40a
①该反应的正反应是____(吸热、放热)反应。
②向2L密闭定容容器中充入2molC4H10,反应10s后测得H2浓度为1mol/L,此10s内,以C8H10表示的平均速率为___。
③能表示该反应在恒温恒容密闭容器中t1时刻后已经达平衡状态的图示是___。
a. b. c. d.
④如图表示某温度时将一定量的C4H10(含少量H2)充入容器中反应期间物质浓度随时间的变化(容器容积可变),实线代表C8H10,虚线代表C4H10。请用实线补充画出t1~t4间C8H10的浓度变化曲线___。
【答案】
3Ba2++6OH-+3SO42-+2Al3+=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓ 吸热
0.02mol/(L·s) b、d
【解析】 【分析】
(1)氯气具有氧化性,能将碘离子以及亚铁离子氧化,碘离子的还原性强于亚铁离子的还原性,所以先是发生氯气氧化亚铁离子的反应,氧化还原反应中,化合价升高值=化合价降低值=转移电子数,据此表示电子转移的情况;
(2)在硫酸铝铵(NH4Al(SO4)2)溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液,由于氢氧化钡少量,氢氧根离子不足,反应按照氢氧化钡的组成进行,氨水碱性强于氢氧化铝,所以铝离子优先与氢氧根离子反应,据此写出反应的离子方程式;
(3)①依据图表数据,平衡常数随温度升高增大,平衡正向进行;
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