②设计以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案: 。
[FeCO3沉淀需“洗涤完全”,Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5]。
20.(14分)CO2/ HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
(1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO−,其离子方程式为 ;其他条件不变,HCO3−转化为HCOO−的转化率随温度的变化如题20图−1所示。反应温度在40℃~80℃范围内,HCO3−催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是 。
(2)HCOOH燃料电池。研究 HCOOH燃料电池性能的装置如题20图−2所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。
②题20图−2所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过 HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。
(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下, HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如题20图−3所示。
①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成 (填化学式)。
②研究发现:其他条件不变时,以 HCOOK溶液代替 HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是 。
21.(12分【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分。
A.[物质结构与性质]
以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
(1)Fe基态核外电子排布式为 ;
(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是 ;C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)与NH4+互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(4)柠檬酸的结构简式见题21A图。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为 mol。
B.[实验化学]
羟基乙酸钠易溶于热水,微溶于冷水,不溶于醇、醚等有机溶剂。制备少量羟基乙酸钠的反应为
实验步骤如下:
步骤1:在题21B图所示装置的反应瓶中,加入40g氯乙酸、50mL水,搅拌。逐步加入40%NaOH溶液,在95℃继续搅拌反应2小时,反应过程中控制pH约为9。
步骤2:蒸出部分水至液面有薄膜,加少量热水,趁热过滤。滤液冷却至15℃,过滤得粗产品。
步骤3:粗产品溶解于适量热水中,加活性炭脱色,分离掉活性炭。
步骤4:将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中,冷却至15℃以下,结晶、过滤、干燥,得羟基乙酸钠。
(1)步骤1中,题21B图所示的装置中仪器A的名称是 ;逐步加入NaOH溶液的目的是 。
(2)步骤2中,蒸馏烧瓶中加入沸石或碎瓷片的目的是 。
(3)步骤3中,粗产品溶解于过量水会导致产率 (填“增大”或“减小”);去除活性炭的操作名称是 。
(4)步骤4中,将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中的目的是 。