(3)①根据Pt-C3N4电极的阴极,发生还原反应所以。
②电压高于1.2V后,发生2H++2e-=H2↑反应,使生成氨气速率下降。
【点睛】同主族元素从上到下半径增大,失电子能力增强,非金属性减弱,金属性增强;同周期元素从左到右半径减小,失电子能力减弱,得电子能力增强,金属性减弱。
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10.
(1)银作为催化剂,主要用于乙烯氧化制环氧乙烷、甲醇氧化制甲醛等。
目前银催化剂的市场需求呈逐年增加的趋势。
请写出甲醇在银催化下制备甲醛的化学方程式
________________________________________________________________。
(2)银催化剂在使用过程中,催化活性逐渐减弱、选择性降低,一定时间后必须更换。
某工厂对失效银催化剂进行回收并实现再生,工艺流程如下:
已知:
银催化剂主要成分(X射线荧光光谱法分析)
元素
Al2O3
Ag
MgO
SiO2
K2O
Fe2O3
含量%
82
14.8
1.4
0.9
0.5
0.1
资料:
经X射线衍射仪检测,其中氧化铝的晶型为α型,难于酸。
①操作a和操作b的名称是_________。
②请写出过程Ⅰ中银与稀硝酸反应的离子方程式
________________________________________________________________。
(3)滤液2中含有多种金属离子,请简述检验其中K+的实验方法
____________________________________________________________________。
(4)结合化学用语从平衡移动角度解释过程Ⅲ中用氨水将氯化银沉淀溶解的原因_______________________________________________________________。
(5)过程Ⅳ采用肼(N2H4)作为还原剂,具有不混入金属杂质、还原性强、得到银纯度高等优点,该过程的化学方程式为:
________________________________________________________。
(6)利用过程Ⅴ实现银催化剂再生,其简易装置图如下:
写出催化剂再生的电极反应式:
________________________________。
【答案】
(1).2CH3OH+O2
2HCHO+2H2O
(2).过滤(3).3Ag+NO3-+4H+=3Ag++NO↑+2H2O(4).用稀盐酸洗净铂丝,于酒精灯火焰上灼烧至与酒精灯火焰颜色一致;用铂丝蘸取滤液2,置于酒精灯火焰上灼烧,(利用焰色反应)透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色呈紫色,证明滤液2中含有K+(5).AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),Ag++2NH3=Ag(NH3)2+,导致Ag+浓度降低,平衡正向移动,氯化银转化成为溶液,有利于过程Ⅳ用肼进行还原。
(6).4Ag(NH3)2Cl+N2H4=4Ag+N2↑+4NH4C1+4NH3(7).Ag++e-=Ag
(4)AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),Ag++2NH3=Ag(NH3)2+,导致Ag+浓度降低,平衡正向移动。
(5)(N2H4)作为还原剂,银离子被还原为银,肼被氧化为氮气。
(6)催化剂在阴极再生;
解析:
(1)甲醇在银催化下是甲醛和水的方程式为2CH3OH+O2
2HCHO+2H2O。
(2)①作a和操作b都是从溶液中分离出固体,操作名称是过滤。
②银与稀硝酸反应生成硝酸银、NO、水的方程式为3Ag+NO3-+4H+=3Ag++NO↑+2H2O。
(3)用焰色反应检验K+的方法是用稀盐酸洗净铂丝,于酒精灯火焰上灼烧至与酒精灯火焰颜色一致;用铂丝蘸取滤液2,置于酒精灯火焰上灼烧,(利用焰色反应)透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色呈紫色,证明滤液2中含有K+。
(4)AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),Ag++2NH3=Ag(NH3)2+,导致Ag+浓度降低,平衡正向移动,所以加入氨水后氯化银沉淀溶解,加快用肼进行还原的速率。
(5)(N2H4)作为还原剂,银离子被还原为银,肼被氧化为氮气,方程式为4Ag(NH3)2Cl+N2H4=4Ag+N2↑+4NH4C1+4NH3。
(6)催化剂在阴极再生,方程式为Ag++e-=Ag;
【点睛】用焰色反应检验钾离子,需要透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰;若直接观察火焰焰色,没有紫色不能确定是否含有钾离子。
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11.碳酸亚铁(FeCO3)是一种重要的工业盐。
某学习小组对用FeSO4制备FeCO3
资料显示:
FeCO3:
白色结晶,难溶于水;干燥品在空气中稳定,湿品暴露在空气中缓慢氧化生成红棕色的水合氧化铁FeO(OH。
(1)实验探究Ⅰ
实
验
Ⅰ
操作
现象
1、混合后出现白色絮状沉淀,振荡,部分沉淀呈灰绿色,无气泡产生
2、放置5-8分钟,灰绿色沉淀逐渐增多,最终变成红褐色
①生成FeCO3离子方程式:
_________________________________。
②反应过程中可能生成Fe(OH)2的依据是__________________________________。
③取沉淀离心、充分洗涤,加足量稀硫酸,沉淀溶解且有气泡产生,证明白色沉淀中含有CO32-;此时溶液中存在的金属阳离子有__________________________________。
(2)实验探究Ⅱ
实验Ⅱ
操作
现象
1、混合后,试管中出现白色颗粒状浑浊,片刻后有大量气泡产生
2、振荡,粘附在试管内壁的白色颗粒状浑浊变红棕色,且越来越多;20分钟后,白色浑浊明显沉降
①经检验,试管中白色颗粒状浑浊是FeCO3,请结合化学用语从平衡角度解释产生大量气泡的原因______________________________________________。
②分析现象认为:
实验Ⅱ所得固体中FeCO3的含量比实验Ⅰ多。
支持该结论的操作及现象如下:
分别两种沉淀离心过滤、洗涤、干燥后称取等质量的两种固体,___________________则结论成立。
(3)实验探究Ⅲ
实验Ⅱ
操作
现象
1、混合后,试管中出现白色颗粒状浑浊,片刻后有大量气泡产生
2、一段时间后将带有气球(排尽空气)的胶塞塞紧试管,振荡后放置5小时,气球膨胀,试管中沉淀物始终保持白色
实验改进的意图是____________。
(4)综合以上实验,下列说法正确的是__________
A.用NaHCO3制得FeCO3纯度高的原因之一是因为NaHCO3溶液碱性弱
B.用1L1.0mol/LNaHCO3与足量FeSO4溶液反应理论上可制备116gFeCO3
C.湿品FeCO3在空气中缓慢氧化的方程式为4FeCO3+O2+6H2O=4Fe(OH)3+4CO2
D.工业上用NH4HCO3和FeSO4反应可制备纯度更高的FeCO3
【答案】
(1).Fe2++CO32-=FeCO3↓
(2).白色絮状变成灰绿色,最后变成红褐色(3).Fe3+Fe2+(4).NaHCO3中存在电离平衡:
HCO3-
H++CO32-,加FeSO4,Fe2++CO32-=FeCO3↓平衡右移,H++HCO3-=CO2↑+H2O(5).加足量稀硫酸沉淀均溶解,实验Ⅱ中产生的气体比实验Ⅰ中产生的气体多(6).反应放出CO2,给反应创设无O2的环境(7).ad
②根据碳酸亚铁与酸反应放出二氧化碳的多少分析。
(3)反应放出CO2,给反应创设无O2的环境,防止亚铁被氧化。
(4)综合以上实验,下列说法正确的是__________
NaHCO3溶液碱性弱,氢氧根离子浓度小;
B.反应中是二氧化碳气体,用1L1.0mol/LNaHCO3与足量FeSO4溶液反应制备FeCO3的量为0.5mol;
C.湿品FeCO3在空气中缓慢氧化不能放出二氧化碳;
d.NH4HCO3溶液氢氧根离子浓度更小。
解析:
(1)①碳酸钠与硫酸亚铁反应生成FeCO3沉淀的离子方程式为Fe2++CO32-=FeCO3↓;
②Fe(OH)2在空气中,能由白色絮状变成灰绿色,最后变成红褐色,所以根据白色絮状变成灰绿色,最后变成红褐色可判断含有Fe(OH)2。
③含有白色沉降物,说明含有FeCO3,沉淀变成红褐色说明含有氢氧化铁,用硫酸溶解后溶液中含有Fe3+Fe2+;
(2)①NaHCO3中存在电离平衡:
HCO3-
H++CO32-,加FeSO4,Fe2++CO32-=FeCO3↓,HCO3-
H++CO32-,平衡右移,H+浓度增大,H++HCO3-=CO2↑+H2O,放出二氧化碳。
②碳酸亚铁与酸反应能放出二氧化碳,所以放出的二氧化碳越多说明含的碳酸亚铁越多。
(3)改进的意图是,反应放出CO2,给反应创设无O2的环境,防止亚铁被氧化。
(4)综合以上实验,下列说法正确的是__________
NaHCO3溶液碱性弱,氢氧根离子浓度小,生成氢氧化亚铁的量少,故a正确;
B.反应中是二氧化碳气体,用1L1.0mol/LNaHCO3与足量FeSO4溶液反应制备FeCO3的量为0.5mol,故b错误;
C.湿品FeCO3在空气中缓慢氧化不能放出二氧化碳,方程式为12FeCO3+3O2+6H2O=4Fe(OH)3+4Fe2(CO3)3,故c错误;
d.NH4HCO3溶液氢氧根离子浓度更小,所以生成氢氧化亚铁的量少,故d正确
【点睛】在碱性较强的溶液中,亚铁离子容易生成氢氧化亚铁沉淀,所以制备碳酸亚铁时把碳酸氢钠滴入硫酸亚铁中比把硫酸亚铁滴入碳酸氢钠中好。
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