c?HX???>,由图象可知N为pOH与lg的变化曲线,M为pOH与lg变化曲线,当
c?HX?cHX??c?X?c?HX?c?HX?c?HX?c?HX?lg=0时,说明=1,浓度相等,结合图像可计算水解常数并判或lg或
cHXcHX????c?X?c?X?c?H2X??cHX?2?2???222??2??断溶液的酸碱性。
【详解】A.由以上分析可知,曲线N表示pOH与lg
cHX?2???的变化曲线,故A错误;B.由曲线M可知,
c?X?-9
2-
当lg
c?H2X?cHX???=0时,
c?H2X?cHX???=1,pOH=9,c(OH)=10mol/L,则Kh2(X)=
-
c?H2X?cHX???×c(OH-)=1×10-9;由
曲线N可知,当lg
cHX?2???c?X?-4
=0时,
cHX?2???c?X? =1,pOH=4,c(OH-)=10-4mol/L,
Kh1
??(X)=×c(OH)=1×10,则HX的电离平衡常数Kc?X?2-
cHX?2?--
Kw1?10?14==1×10-10,则NaHX溶液中a2=?4Kh11?10HX-的水解程度大于电离程度,溶液中c(H2X)>c( X2-),故B错误;C.混合液中存在电荷守恒式为c(Na+)+ c(H+)=c(Cl-)+c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-),c(Na+)=c(Cl-)+c(HX-)+2c(X2-),D.则当混合溶液呈中性时,故C错误;由曲线N可知,当lg
cHX?2???c?X?-4
=0时,
cHX?2???c?X? =1,pOH=4,c(OH-)=10-4mol/L,则
Kh1(X2-)=
cHX?2???×c(OH)=1×10,故D正确;故答案为D。 c?X?-
8.甘氨酸亚铁[(NH2CH2COO)2Fe]是一种补铁强化剂。实验室利用FeCO3与甘氨酸(NH2CH2COOH)制备甘氨酸亚铁,实验装置如下图所示(夹持和加热仪器已省略)。
查阅资料:
①甘氨酸易溶于水,微溶于乙醇;甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇。 ②柠檬酸易溶于水和乙醇,具有较强的还原性和酸性。 实验过程:
I.装置C中盛有17.4gFeCO3和200mL1.0mol·L-1甘氨酸溶液。实验时,先打开仪器a的活塞,待装置c中空气排净后,加热并不断搅拌;然后向三颈瓶中滴加柠檬酸溶液。
Ⅱ.反应结束后过滤,将滤液进行蒸发浓缩;加入无水乙醇,过滤、洗涤并干燥 (1)仪器a的名称是________;与a相比,仪器b的优点是_______________。 (2)装置B中盛有的试剂是:____________;装置D的作用是________________。
(3)向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液可制得FeCO3,该反应的离子方程式为____________________________。 (4)过程I加入柠檬酸促进FeCO3溶解并调节溶液pH,溶液PH与甘氨酸亚铁产率关系如图所示。
①pH过低或过高均导致产率下降,其原因是_____________________; ②柠檬酸的作用还有________________________。
(5)过程II中加入无水乙醇的目的是_______________________。 (6)本实验制得15.3g甘氨酸亚铁,则其产率是_____%。
【答案】 (1). 分液漏斗 (2). 平衡压强、便于液体顺利流下 (3). 饱和NaHCO3溶液 (4). 检验
2+-装置内空气是否排净,防止空气进入装置C中 (5). Fe+2HCO3=FeCO3↓+CO2↑+H2O (6). pH过低,
H+与NH2CH2COOH反应生成NH3+CH2COOH;pH过高,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2沉淀 (7). 防止Fe2+被氧化 (8). 降低甘氨酸亚铁的溶解度,使其结晶析出 (9). 75 【解析】 【分析】
(1)根据仪器的结构确定仪器a的名称;仪器b可平衡液面和容器内的压强; (2)装置B的作用是除去CO2中混有的HCl;澄清石灰水遇CO2气体变浑浊;
的。(3)向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液可制得FeCO3,同时应有CO2气体生成,根据守恒法写出反应的离子方程式;
(4)①甘氨酸具有两性,能与H+反应;溶液中的Fe2+易水解生成Fe(OH)2沉淀; ②柠檬酸的还原性比Fe还原性强,更易被空气中氧气氧化; (5)甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇; (6) 17.4gFeCO3的物质的量为
2+
17.4g=0.15mol,200mL氨酸溶液中甘氨酸的物质的量为
116g/mol0.2L×1.0mol·L-1=0.2mol,理论上生成0.1mol的甘氨酸亚铁,理论上可产生甘氨酸亚铁:204g?mol-1×0.1mol=20.4g,以此计算产率。
【详解】(1)根据仪器的结构可知仪器a的名称分液漏斗;仪器b可平衡液面和容器内的压强,便于液体顺利流下;
(2)装置B的作用是除去CO2中混有的HCl,则装置B中盛有的试剂饱和NaHCO3溶液;当装置内空气全部排净后,多余的CO2气体排出遇澄清的石灰水变浑浊,则装置D的作用是检验装置内空气是否排净,防止空气进入装置C中;
(3)向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液可制得FeCO3,同时应有CO2气体生成,发生反应的离子方程式为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O;
(4)①过程I加入柠檬酸促进FeCO3溶解并调节溶液pH,当pH过低即酸性较强时,甘氨酸会与H+反应生成NH3+CH2COOH;当pH过高即溶液中OH-较大时,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2沉淀,故pH过低或过高均会导致产率下降;
②柠檬酸的还原性比Fe还原性强,更易被空气中氧气氧化,则滴加柠檬酸可防止Fe被氧化; (5)甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,则过程II中加入无水乙醇可降低甘氨酸亚铁的溶解度,使其结晶析出;
(6)17.4gFeCO3的物质的量为
2+
2+
17.4g=0.15mol,200mL氨酸溶液中甘氨酸的物质的量为
116g/mol0.2L×1.0mol·L-1=0.2mol,理论上生成0.1mol的甘氨酸亚铁,理论上可产生甘氨酸亚铁:204g?mol-1×0.1mol=20.4g,产率是
9.工业上以钒炉渣(主要含V2O3,还有少量SiO2、P2O5等杂质)为原料可以制备氧钒碱式碳酸铵晶体
15.3g?100%=75%。 20.4g[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O],其生产工艺流程如下。
(1)焙烧过程中V2O3转化为可溶性NaVO3,该反应的化学方程式为_________________________________。 (2)滤渣的主要成分是________________(写化学式)。
(3)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3),若滤液中c(VO3)=0.1mol·L,为使钒元素的沉降率达到98%,至少应调节c(NH4+)为____mol·L-1。[已知Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]
(4)“还原”V2O5过程中,生成VOC12和一种无色无污染的气体,该反应的化学方程式为_______________________。用浓盐酸与V2O5反应也可以制得VOC12,该方法的缺点是____________________________。
(5)称量a g产品于锥形瓶中,用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后,加入0.02mol·L-1KMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续滴加1%NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量NaNO2,最后用c mol·L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为b mL。(已知滴定反应为VO2++Fe2++2H+==VO2++Fe3++H2O) ①KMnO4溶液的作用是______________。
-1
--1
②粗产品中钒的质量分数表达式为________(以VO2计)。
③若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,会使测定结果_____(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。 【答案】 (1). V2O3+Na2CO3+O2
2NaVO3+CO2 (2). Mg3(PO4)2、MgSiO3 (3). 0.8 (4).
N2H4?2HCl+2V2O3+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O (5). 有氯气生成,污染空气 (6). 将VO2+氧化为VO2+
83bc?10?3(7). ?100% (8). 偏高
a【解析】 【分析】
钒炉渣(主要含V2O3,还有少量SiO2、P2O5等杂质),加入碳酸钠通入空气焙烧,产物加水溶解,向溶液MgSiO3.中加入硫酸镁除去硅磷过滤,滤渣的主要成分为Mg(滤液中加入氯化铵沉钒生成NH4VO3,3PO4)2、受热分解生成V2O5,再用盐酸酸化的N2H4?2HCl还原V2O5生成VOCl2,最后再向反应后溶液中加入NH4HCO3,即可得到产品氧钒碱式碳酸铵晶体[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O];
(5)①测定氧钒碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量的原理为:氧钒碱式碳酸铵晶体溶解后,加
的0.02mol/LKMnO4溶液至稍过量,氧化其中+4价钒为VO2+,再加入NaNO2溶液除去过量的KMnO4,防止后
+
续对标准液的消耗干扰试验,最后用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定VO2;
-2++2+3+
②根据钒元素的质量守恒,根据滴定反应为:VO2+Fe+2H=VO+Fe+H2O,则钒元素的物质的量n=n
b×10-3L=cb×10-3mol,据此计算; ((NH4)2Fe(SO4)2)=cmol/L×
③若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,则还原能力降低,滴定时消耗的标准液体积偏高,由此判断误差; 【详解】(1)将钒炉渣和碳酸钠在空气流中焙烧将V2O3转化为可溶性NaVO3,同时得到二氧化碳,发生反应的化学方程式为V2O3+Na2CO3+O2
2NaVO3+CO2;
(2)焙烧时SiO2、P2O5分别与碳酸钠生成可溶于水的Na2SiO3和Na3PO4,除硅、磷时加入硫酸镁溶液生成Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀,则过滤时得到的滤渣的主要成分为Mg3(PO4)2、MgSiO3;
(3)已知Ksp(NH4VO3)=c(NH4+)?c(VO3-)=1.6×10-3, 若滤液中c(VO3-)=0.1mol·L-1,为使钒元素的沉降率达到98%,则溶液中剩余
c(VO3-)=0.1mol·L-1×2%=0.002 mol·L-1,此时
1.6?10?3c(NH4)=mol·L-1=0.8mol·L-1;
0.002+
(4)用盐酸酸化的N2H4?2HCl还原V2O5生成VOCl2和一种无色无污染的气体,根据质量守恒定律,此气体应为N2,则发生反应的化学方程式为N2H4?2HCl+2V2O3+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O;若改用浓盐酸与V2O5反应也可以制得VOC12,但同时得到的氧化产物为Cl2,此气体有毒,会污染环境; (5)①根据分析,KMnO4溶液的作用是将+4价的钒氧化为VO2+;
-2++2+3+
②根据钒元素的质量守恒,根据滴定反应为:VO2+Fe+2H=VO+Fe+H2O,则钒元素的物质的量n=n
b×10-3L=cb×10-3mol,粗产品中钒的质量分数的表达式为((NH4)2Fe(SO4)2)=cmol/L×
cb?10?3mol?83g/mol83bc?10?3?100%=?100%;
aga③若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,则还原能力降低,滴定时消耗的标准液体积偏高,根据滴定反应为:VO2-+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,可知会使测定结果偏高。
10.1,2-二氯丙烷(CH2C1CHClCH3)是一种重要的化工原料,工业上可用丙烯加成法制备,主要副产物为3-氯丙烯(CH2=CHCH2C1),反应原理为: I.CH2=CHCH3(g)+C12(g)II.CH2=CHCH3(g)+C12(g)请回答下列问题:
CH2C1CHC1CH3(g) △H1=—134kJ·mol-1 CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)△H2=—102kJ·mol-1