1、第二十题图像、表格综合应用题1 (2013江苏，19)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO47H2O)通过下列反应制备：FeSO4Na2CO3=FeCO3Na2SO4FeCO3C6H8O7=FeC6H6O7CO2H2O下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL1计算)。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.2Al33.05.0Fe25.88.8(1)制备FeCO3时，选用的加料方式是_(填字母)，原因是_。a将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中b将FeSO4溶液缓慢加入到盛有
2、Na2CO3溶液的反应容器中c将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是_。(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80 下搅拌反应。铁粉的作用是_。反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是_。(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是_。(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO47
3、H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，_，得到FeSO4溶液，_，得到FeSO47H2O晶体。答案(1)c避免生成Fe(OH)2沉淀(2)取最后一次的洗涤滤液12 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净(3)防止2价的铁元素被氧化加入适量柠檬酸让铁粉反应完全(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出(5)方法一：过滤，向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤；方法二：过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体
4、中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤(滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到60 饱和溶液，冷却至0 结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥解析(1)由表格中的数据可知Fe2在pH5.8时开始沉淀，pH8.8时沉淀完全，因此在制备过程中要避免Fe2生成Fe(OH)2沉淀，由于FeSO4溶液显酸性，Na2CO3溶液显碱性，所以将Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中。(2)FeCO3沉淀中含有的可溶性杂质为Na2SO4，是否洗涤完全主要检验洗涤液中是否含有SO。(3)铁粉的作用是防止Fe2被氧化。由于柠檬酸能与铁粉反应，除铁只需加入适量柠檬酸。(4)分离过程中加入无水乙醇是为了降
5、低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于柠檬酸亚铁晶体的析出。(5)由于Fe2O3中含有SiO2、Al2O3杂质，酸溶后SiO2不溶，可过滤除去。溶液中主要有Fe3及杂质Al3，要除去杂质Al3，一是使Al3生成Al(OH)3沉淀除去，由表中信息可知Al3完全沉淀的pH5.0，此时Fe3完全沉淀，因此先加铁粉将Fe3还原为Fe2，再调节pH5.0，除去Al3。二是使Fe3生成沉淀，过滤得固体再溶解得Fe2(SO4)3，再加铁粉还原。由FeSO4溶液制得FeSO47H2O晶体，采用冷却结晶的方法，先制取饱和溶液再降温结晶。由溶解度曲线可知，温度高于60 时绿矾的溶解度下降，因此需配成60 的饱和溶液再
6、降温至0 ，过滤，由于绿矾的溶解度随温度的升高而增大，故用冰水洗。2 (2013上海，六)镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为()Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)HQ(Q0)()Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)完成下列填空：(1)在温度不变的情况下，要提高反应()中Ni(CO)4的产率，可采取的措施有_、_。(2)已知在一定条件下的2 L密闭容器中制备Ni(CO)4，粗镍(纯度98.5%，所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如下图所示。Ni(CO)4在010 min的平均反应速率为_。 (3)若反应达
7、到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时_。a平衡常数K增大bCO的浓度减小cNi的质量减小dv逆Ni(CO)4增大(4)简述羰基法提纯粗镍的操作过程：_。答案(1)及时移走Ni(CO)4加压(2)0.05 molL1min1(3)bc(4)先将粗镍与CO在50 的条件下反应生成羰基镍，然后将羰基镍转移到另一容器中，升温到230 ，热解得到纯镍。解析第(1)题，反应是正向气体体积缩小的放热反应，因此，根据平衡移动原理在温度不变的情况下可采取及时移走Ni(CO)4、加压的方法提高产率；第(2)题，根据题意，反应的Ni为1 mol，则生成的Ni(CO)4为1 mol，反应速率为1 mo
8、l/(2 L10 min)0.05 molL1min1；第(3)题，反应是正向气体体积增大的吸热反应，则降低温度平衡逆向移动，平衡常数K、CO的浓度、Ni的质量、v逆Ni(CO)4均减小；第(4)题，根据反应(1)(2)的特点可提纯粗镍。3 甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，反应过程中的能量变化如图所示：(1)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H_ 0(填“”、“”或“”)。(2)一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。该反应平衡常数的表达式为_；结合该表达式分析，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，平衡_(填字
9、母)。A向正反应方向移动B向逆反应方向移动C不移动(3)如图表示该反应在某一时间段中反应速率与反应过程的关系(t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个，且各不相同)。各阶段对应的平衡常数如表所示：t1t2t3t4t4t5t6t7K1K2K3K4请判断各平衡常数之间的大小关系：_(用“”、“”或“”连接)。(4)原料气的加工过程中常常混有一定量的CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率都是不相同的。实验数据见下表：由上表数据可得出多个结论：结论一：在一定条件下，反
10、应温度越高，生成甲醇的碳转化率_。结论二：_。答案(1)(2)Kc(CH3OH)/c(CO)c2(H2)C(3)K1K2K3K4(4)越高原料气中含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低4 (1)已知：蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为 30 kJ，其他相关数据如下表：物质H2(g)Br2(g)HBr(g)1 mol分子中化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436200369H2(g)Br2(l)=2HBr(g)H_。(2)常温下，将pH均为2的氢溴酸、醋酸稀释100倍后，有一种酸的pH4。请写出氢溴酸在水溶液中电离的方程式：_。(3)常温下，用0
11、.100 0 molL1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 0 molL1 HBr溶液和20.00 mL0100 0 molL1 CH3COOH溶液，得到2条滴定曲线，如图所示：根据图1和图2判断，滴定HBr溶液的曲线是_(填“图1”或“图2”)；a_ mL；c(Na)c(CH3COO)的点是_点；E点对应溶液中离子浓度由大到小的顺序为_。答案(1)72 kJmol1(2)HBr=HBr(3)图120.00Dc(Na)c(CH3COO)c(OH)c(H)解析(1)根据断键时吸收能量，成键时放出能量，H2(g)Br2(l)=2HBr(g)H(436200302369)72 kJm
12、ol1。(2)常温下，将pH均为2的氢溴酸、醋酸稀释100倍后，有一种酸的pH4，说明HBr为强酸，则有HBr=HBr。(3)氢溴酸是强酸，醋酸是弱酸，用NaOH溶液滴定等物质的量的氢溴酸与醋酸时，当溶液pH7时，醋酸消耗的氢氧化钠的量少，则图1为滴定HBr溶液的曲线；0.100 0 molL1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 molL1 HBr溶液，pH7时即恰好反应完全，说明消耗氢氧化钠溶液的体积为20.00 mL；根据电荷守恒c(Na)c(CH3COO)的点是D点；E点时醋酸与氢氧化钠恰好完全反应得醋酸钠溶液，则c(Na)c(CH3COO)c(OH)c(H)。5 铁及其
13、化合物在生活中应用广泛。(1)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)，已知该反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图甲所示。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示：8分钟内，CO的平均反应速率v(CO)_ molL1s1。下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是_(填序号)。A升高温度B增大压强C充入一定量COD再加入一些铁粉(2)氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl3的熔点为555 K、沸点为588 K。取0.5 mL饱和三氯化铁溶液滴入50 mL沸水中，
14、再煮沸片刻得_(填状态)液体，该过程可用离子方程式表示为_。已知不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：温度/01020305080100溶解度(g/100 g H2O)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7从FeCl3溶液中获得FeCl36H2O的方法是_。温度超过673 K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式为_。答案(1)0.002或A(2)红褐色透明Fe33H2OFe(OH)3(胶体)3H加入少量盐酸加热浓缩，再冷却结晶Fe2Cl6解析(1)根据化学反应速率的表达公式，可求反应速率，但要注意单位。从图甲可知该反应的正反应为吸热反应，使平衡时c(CO)/c(CO2)增大，即使平衡向正反应方向移动，故选A。(2)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中可制得氢氧化铁胶体。从溶解度随温度变化的情况可知采用加热浓缩、冷却结晶的方法制取，但加热时Fe3会水解，需加入盐酸。温度超过300 时，六水合氯化铁已经失去了结晶水，且Mr(FeCl3)162.5，325恰好为162.5的2倍，故其分子式为Fe2Cl6。