Question

I．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是極好的氧化劑，具有高效的消毒作用，為一種新型非氯高效消毒劑．其生產(chǎn)工藝流程如下：

請(qǐng)同答下列問(wèn)題．
（1）寫出向KOH溶液中通入足量Cl₂發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）在溶液I中加入KOH固體的目的是

 

（選填序號(hào)）．
A．為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境
B．使KClO₃轉(zhuǎn)化為KClO
C．與溶液I中過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
D．KOH固體溶解會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率和KClO的純度
（3）從溶液Ⅱ中分離出K₂FeO₄后，還會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，則反應(yīng)③中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為

 

．要制得69.3克K₂FeO₄，理論上消耗氧化劑的物質(zhì)的量為

 

 mol．
（4）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為堿溶液，其反應(yīng)式為：
 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH

充電

放電

3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O，放電時(shí)電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

．
Ⅱ．肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，用作火箭燃料．
（5）寫出肼分子的電子式

 

．
（6）肼能與N₂O₄反應(yīng)：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1076.7kJ/mol．已知：N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（g）△H=+8.7kJ/mol，寫出肼與O₂反應(yīng)生成N₂和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,化學(xué)電源新型電池,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,電化學(xué)專題

分析：（1）氯氣和氫氧化鉀反應(yīng)生成氯化鉀、次氯酸鉀和水；
（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過(guò)量，第③步需要堿性條件，；
（3）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平；
    根據(jù)K₂FeO₄與氧化劑次氯酸鉀的物質(zhì)的量比計(jì)算；
（4）負(fù)極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)溶液中氫氧根離子濃度變化判斷；
Ⅱ（5）肼（N₂H₄）為共價(jià)化合物，其分子可視為NH₃分子中的一個(gè)氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的；
（6）由已知反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律，肼與O₂反應(yīng)生成N₂和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式可由（①+②）/2得到．

解答： 解：（1）向KOH溶液中通入足量Cl₂反應(yīng)生成氯化鉀、次氯酸鉀和水，離子方程式為 2OH^-+Cl₂=ClO^-+Cl^-+H₂O；    
故答案為：2OH^-+Cl₂=ClO^-+Cl^-+H₂O；    
（2）A、第③步需要堿性條件，所以堿要過(guò)量，故A正確；
B、因溫度較高時(shí)KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，而不是KClO，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過(guò)量，加入KOH固體后會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，故C正確；
D、因溫度較高時(shí)反應(yīng)速率更快，但KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，而不是KClO，不利于提高和KClO的純度，故D錯(cuò)誤；
故選：A、C．
（3）據(jù)題目信息和氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定找出反應(yīng)物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O． 69.3克K₂FeO₄的物質(zhì)的量為

69.3

198

mol，根據(jù) 2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，理論上消耗氧化劑次氯酸鉀的物質(zhì)的量為

3

2

×

69.3

198

mol=0.525mol． 
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，0.525；    
（4）該原電池放電時(shí)，負(fù)極上鋅失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鋅，電極反應(yīng)式為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂，
故答案為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂[或3Zn+6OH^--6e^-=3Zn（OH）₂或Zn+2OH^-=Zn（OH）₂+2e^-均合理]；
Ⅱ（5）肼（N₂H₄）為共價(jià)化合物，其分子可視為NH₃分子中的一個(gè)氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的，則分子中存在N-N鍵，電子式為，
故答案為：；
（6）由已知反應(yīng)：①2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1076.7kJ/mol．
②N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（g）△H=+8.7kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，肼與O₂反應(yīng)生成N₂和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式可由（①+②）/2得到，即：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0 kJ/mol，故答案為：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0 kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)工藝流程的理解與條件的控制、對(duì)物質(zhì)的量濃度理解等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．