化学教学2007年.pdf

化学教学2 0 0 7年 第8期 学方程式加减 因方程式也是等式 加减时把反 应热也相应进行加减 可求出所要求的反应的反应 热 例6 发射卫星的火箭通常用肼 N 2H4 作燃料 用N O 2作氧化剂 燃烧过程中无污染物生成 现已 知 N 2 g 2 O2 g 2 N O2 g H 6 7 2 k J m o l N 2H4 g O2 g N2 g 2 H2O g H 5 3 4 k J m o l 则1 m o l肼在 足量的N O 2中燃烧时放出的热量为 A 6 0 1 1 7 k J B 6 7 2 k J C 5 3 4 k JD 5 6 7 6 k J 解析 将N 2 g 2 O2 g 2 N O2 g H 6 7 2 k J m o l N2H4 g O2 g N2 g 2 H2O g H 5 3 4 k J m o l 则 2 2得 N 2H4 g N O2 g 3 2 N2 g 2 H2O g H 5 3 4 k J m o l 2 6 7 2 k J m o l 2 5 6 7 6 k J m o l 答案为D 例7 已知胆矾溶于水时 溶液温度降低 在室 温下将1 m o l无水硫酸铜制成溶液时 放出热量 Q1k J 而胆矾分解的热化学方程式是C u S O4 5 H2O s C u S O4 s 5 H2O 1 H Q2k J m o l Q1和Q2 均大于0 则Q 1与Q2的关系是 A Q1 Q2B Q1 0 为胆矾溶于水时反应 式 因胆矾溶于水时 溶液温度降低 为吸热反应 H大于0 所以 H Q2 Q1 0 即Q1 Q2 答案为 B 总之 正确理解 三热 概念是学好反应热的 前提 键能与反应热的有关计算是难点 要注意运 用晶体或分子的结构 注意正确运用盖斯定律 要 注意已知反应式与被求反应式的正确转化 新型水处理剂 高铁酸盐 张新中 江苏省邗江中学 江苏扬州2 2 5 0 0 9 文章编号 1 0 0 5 6 6 2 9 2 0 0 7 0 8 0 0 7 6 0 3中图分类号 G 6 3 2 4 7 9文献标识码 B 1 7 0 2年 德国化学和物理学家G e o r gS t a h l最先 发现并报道了高铁酸盐 随后对高铁酸盐的研究一 直没有中断过 1 8 9 7年在实验室中合成出高铁酸 钾 2 0世纪7 0年代以后 高铁酸盐被开发成一种非 氯的新型高效饮水消毒剂和水处理剂 国内外均 作过较多的报道 用作水处理剂时 高铁酸盐有以下特点 高铁酸盐 钠 钾 是六价铁盐 具有很强 的氧化性 溶于水中能释放大量的原子氧 从而非 常有效地杀灭水中的细菌和病毒 具有杀菌力高 快速的特点 试验结果证明 若水源中细菌含量 未超过2 0万一3 0万个 m L时 用浓度6 m g L的高铁 酸钾处理3 0 m i n 即可基本上将细菌杀死 水中残 存的细菌含量小于1 0 0个 m L 达到饮用水质的标 准 高铁酸盐自身被还原成新生态的F e O H 3 这是一种品质优良的无机絮凝剂 能高效地除去水 中的微细悬浮物 实验证明 由于其强烈的氧化和 絮凝共同作用 高铁酸盐的消毒和除污效果 全面 优于含氯消毒剂和高锰酸盐 高铁酸盐除了具有优异的氧化漂白 高效絮 凝 优良的杀菌作用以外 它还可迅速有效地去除 废水中的有机污染物 重金属离子以及使废水脱 色 脱臭 还可以控制冷凝循环水中生物粘垢的形 成 高 铁 酸 盐 除 臭 主 要 是 氧 化 掉 诸 如 硫 化 氢 H2S 甲硫醇 C H3S H 甲基硫 C H3 3S 氨气 N H3 等恶臭物质 将其转化为安全无味的物质 由于高 铁酸盐在整个p H值范围都具有极强的氧化性 因 而用于淤泥除臭处理是较为理想的方法 高铁酸盐在整个水的消毒和净化过程中 不 会产生三氯甲烷等任何对人体有害的物质 不会引 入有害生物体的二次污染 高铁酸盐适用的p H范围比含氯药剂宽 处 理后的水无嗅无味 口感好 而且成本也低于其它 7 6 问题解答与讨论2 0 0 7年 第8期 净水剂 因此 高铁酸盐是当今理想的多功能水处理 剂 被科学家们公认为绿色消毒剂 作为一种新 型水处理剂 相信在不久的将来高铁酸盐一定会取 代含氯药剂的地位 除此以外 高铁酸钾在其它领域也有重要用 途 是制造高性能 寿命长的环保型电池的重要原 料 并具有制造成本低 废弃时对环境友好 以及 再充电可达7 5 电量等优点 高铁酸盐自发现以来一直有人从事其实验室的 制备及工业化生产研究 但迄今仍没有形成人们所 认可的成熟工艺 这主要是因为高铁酸盐的制备方 法比较复杂 操作条件相对较苛刻 工业生产成本 很高 尤其是产品回收率偏低 稳定性差 失去了 价格竞争优势 这也就极大地限制了它的生产和应 用 故而现今市场上基本没有这种产品 近年来 围绕高铁酸盐的命题越来越多 主要 表现在以下三个方面 1围绕高铁酸盐的制备命题 例1 近年来研究表明 高铁酸盐在能源 环 境保护等方面有着十分广泛的用途 我国学者提出 在浓N a O H溶液中用电化学方法来制备高铁酸盐 F e O 4 2 电解装置如图所示 阳极发生的电极反应 为 阴极发生的电极反应为 总电解反应离子方程式为 电解一段时间后 收集到的某种 气体为3 3 6 L 已换算成标准状态 那么获得的高 铁酸钠的物质的量为 阳极区周围溶 液的p H 升高 降低或不变 解析 由图知 铁是活 泼阳极 失去电子被氧化 根 据题中信息判断 在浓N a O H 溶液中阳极的氧化产物应为 F e O 4 2 铁元素由0价升高到 6 价失去6 e 电极反应式右边 带2个单位负电荷 左边应补充8 O H 同时生成 4 H2O F e 8 O H 6 e F e O4 2 4 H 2O 阳 极 消 耗 了 O H 所以阳极周围溶液的p H降低 阴极是水电离 出的H 得到电子被还原 生成H2同时留下O H 答案 F e 8 O H 6 e F e O 4 2 4 H2O 6 H2O 6 e 3 H2 6 O H F e 2 H2O 2 O H 3 H2 F e O4 2 0 0 5 m o l 降低 例2 高铁 V I 酸盐是新一代水处理剂 其 制备方法有次氯酸盐氧化法 湿法 该法是在碱 性溶液中 利用次氯酸盐氧化三价铁盐 试写出并 配平这一离子反应方程式 解析 根据题给信息可知反应物有 F e 3 O H C l O 生成物有F e O 4 2 再根据氧化还原反应 原理可推出C l O 的还原产物为C l 从而可写出离子 方程式为 2 F e 3 3 C l O 1 0 O H 2 F e O 4 2 3 C l 5 H2O 例3 A通常存在于钢铁中 它是由甲 乙两 种化合物组成的混合物 甲和乙的含量 结构 分 布对钢性能影响很大 使钢硬而脆 不宜进行机械 加工 已知 1 甲和乙的组成元素相同 均由两 种常见元素的原子以最简整数比构成的化合物 其 相对分子质量分别为1 2 4 1 8 0 2 C D H I J常温下为气体 H I J为单质 D是一种红棕 色气体 3 反应 为制备理想的绿色水处理剂 N a 2F e O4 高铁酸钠 的一种方法 图中部分生 成物没有列出 请填写以下空白 写出C的电子式 写出反应 的化学方程式 反应 的离子方程式 甲和乙的化学式分别为 若A中组成元素的物质的量之比为4 9 则乙在A中 的物质的量分数为 解析 本题将高铁酸钠的制备融于无机推断 题中 使学生在不知不觉中了解了制备高铁酸钠的 一种方法 由题意知 A通常存在于钢铁中 则为 碳和铁两种元素组成的混合物 根据甲 乙的相对 分子质量为1 2 4 1 8 0 可推出甲 乙分别为F e 2C F e 3C 根据C为气体且能与N a2O2反应 可知C为 C O2 从而可知气体H为O2 G为N a 2C O3 D是一种 红棕色气体 则D是N O 2 进而可以确定B是H N O3 则E是水 F是F e N O 3 3 根据E H2O L I 单质 气体 J 单质气体 K以及最后生成N a 2F e O4 可确 Ni Fe NaOH NaOH 7 7 化学教学2 0 0 7年 第8期 定L是N a C l 则K是N a O H J是C l 2 I 是H2 由J C l 2 K N a O H L N a C l M可 知M为N a C l O 根 据K N a O H F F e N O 3 3 N 可以确定N是F e O H 3 F e O H 3在O H 存在下被C l O 氧化得F e O 4 2 答案 4 N O2 O2 2 H2O 4 H N O32 F e O H 3 3 C l O 4 O H 2 F e O 4 2 3 C l 5 H2O F e 2C F e3C 2 5 2围绕高铁酸盐的净水 消毒命题 例4 有人研究证明 使用氯气作自来水消毒 剂 氯气会与水中有机物反应 生成如C H C l 3等物 质 这些物质可能是潜在的致癌致畸物质 目前人 们已研发多种饮用水的新型消毒剂 下列物质不能 作自来水消毒剂的是 A 明矾B 二氧化氯 C 臭氧D 高铁酸钠 N a 2F e O4 解析 自来水消毒的原理是利用强氧化性将 细菌和病毒杀死 因此能作自来水消毒剂的物质必 须具有强氧化性 明矾只具有净水作用 故答案为 A 例5 高铁酸钾 K 2F e O4 是 一种新型 高效 多功能水处理剂 是比C l 2 O3 C l O2 K M n O4氧化性更强 无二次污染的绿色处理 剂 工业上是先制得高铁酸钠溶液 然后在低温下 将高铁酸钠溶液蒸干 湿法制备的主要反应方程式 为 2 F e O H 3 3 C l O 4 O H 2 F e O 4 2 3 C l 5 H2O 干法制备的主要反应为 2 F e S O 4 6 N a2O2 2 N a 2F e O4 2 N a2O 2 N a2S O4 O2 下列有关说法不正确的是 A 高铁酸钾中铁显 3价 B 湿法制备的反应方程式中 氧化剂和还原剂 的物质的量之比为3 2 C 干法中每生成1m o l N a 2F e O4转移4m o l 电子 D K2F e O4处理水时 不仅能消毒杀菌 还能除 去水体中的H2S N H3等 生成的F e O H 3还能吸附 水中的悬浮杂质 解析 根据结构可知高铁酸钾中铁显 6价 故A错 湿法制备中氧化剂和还原剂分别为C l O F e O H 3 根据方程式可知它们的物质的量之比为3 2 故B正确 干法中化合价升高的有铁元素和氧 元素 由方程式可知每生成1m o l N a 2F e O4共转移电 子 4 m o l 1 m o l 5 m o l 故C错 由于K 2F e O4具有强 氧化性 故可以氧化水中的还原性物质 还可以消 毒杀菌 它的还原产物F e O H 3还能吸附水中的悬 浮杂质 故D正确 所以答案为A C 例6 高铁酸钠 N a 2F e O4 是水处理过程中的 一种新型的消毒净水剂 下列关于高铁酸钠性质叙 述不正确的是 A 氧化性比三氯化铁强 B 与加明矾效果相同 C 既杀菌又能沉降泥沙 D 与通氯气效果相同 解析 明矾处理水的原理是A l 3 3 H2O A l O H 3 3 H A l O H 3能吸附水中的悬浮物 从而 达到净化水质的目的 氯气处理水的原理是C l 2 H2O H C l H C l O H C l O具有强氧化性 能杀灭水中 的细菌和病毒 高铁酸盐 钠 钾 是六价铁盐 具有很强的氧化性 溶于水中能释放大量的原子 氧 从而非常有效地杀灭水中的细菌和病毒 而且 高铁酸盐自身被还原成新生态的F e O H 3 这是一种 品质优良的无机絮凝剂 能高效地除去水中的微细 悬浮物 因此正确答案为B D 3围绕高铁酸盐电池命题 例7 2 0 0 5 江苏 高铁电池是一种新型可充 电电池 与普通高能电池相比 该电池能长时间保 持稳定的放电电压 高铁电池的总反应为 3 Z n 2 K2F e O4 8 H2O3 Z n O H 2 2 F e O H 3 4 K O H 下列叙述不正确的是 A 放电时负极反应为 Z n 2 e 2 O H Z n O H 2 B 充电时阳极反应为 F e