(14分)襄阳五中某化学兴趣学习小组设计实验探究金属M与浓硫酸反应的气体产物。
[提出假设] 假设1:气体产物只有SO2; 假设2:_______________。
[实验设计]为了探究金属M与浓硫酸反应产物,设计如图实验装置:一定量的浓硫酸与金属M反应。
(1)检查上述装置气密性的一种方法是:关闭分液漏斗的活塞,在H装置后面连上一根导管,然后 ,则证明装置的气密性良好。
(2)若B瓶里品红溶液褪色,E、F和G中都无明显现象。反应后硫酸盐中金属显+2价。写A中发生反应的化学方程式: ;
(3)若假设2正确,则可观察到:F管中 ;G干燥管里 。
[实验反思] 为了进一步探究金属M成分和气体组分,进行如下实验:
称取11.2g金属M放入装置A中,加入一定量的浓硫酸,反应结束后,B瓶里品红溶液褪色,金属没有剩余,拆下G并称重,G增重0.9g。
(4)为了观察溶液颜色,实验完毕后,需要稀释烧瓶里溶液。稀释烧瓶里溶液的操作方法 。
(5)将稀释后的溶液分装甲、乙试管,向甲试管里滴加KSCN溶液,溶液变红色;向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液紫色褪去。如果烧瓶溶液中金属离子浓度相等,则气体成分及物质的量为 。试写出烧瓶里发生反应的总化学方程式 。
(15分)(一) 尿素又称碳酰胺,是含氮量最高的氮肥,工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1= -330.0 kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2= + 226.3 kJ·mol-1
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 m3 密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如上图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)= mol/(L·min)。
③当反应在一定条件下达到平衡,若在恒温、恒容下再充入一定量气体He,则CO(NH2)2(l)的质量_________(填“增加”、“减小”或“不变”)。
(二)氨是制备尿素的原料,NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将amol/L的氨水与bmol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。
(三)氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。
(1)在25℃,101KPa条件下,1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。
(2)氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C(s)+ H2O(g)CO(g)+H2(g),在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6.0mol H2O。
①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。
A.容器内的压强不变
B.消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等
C.混合气的密度不变
D.单位时间有n个H-O键断裂的同时有n个H-H键断裂
②x应满足的条件是 。
(四)CO2是合成尿素的原料,但水泥厂生产时却排放出大量的CO2。华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示:
(1)上述生产过程的能量转化方式是 。
(2)上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极的电极反应式为 ,阴极的电极反应式为 。
(14分)卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁,工艺流程如下图:
已知:Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化为Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。若要求产品尽量不含杂质,请根据表1表2提供的资料,填写空白:
表1 生成氢氧化物沉淀的pH
试剂 | 价格(元/吨) |
漂液(含NaClO,25.2%) | 450 |
双氧水(含H2O2 ,30%) | 2400 |
烧碱(含98% NaOH) | 2100 |
纯碱(含99.5% Na2CO3) | 600 |
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 |
Mg(OH)2 | 9.6 | 11.1 |
表2 化学试剂价格表
试剂 | 价格(元/吨) |
漂液(含NaClO,25.2%) | 450 |
双氧水(含H2O2,30%) | 2400 |
烧碱(含98%NaOH) | 2100 |
纯碱(含99.5%Na2CO3) | 600 |
(1)在步骤②中加入的试剂X,最佳的选择是 ,原因是 。写出加入X发生反应的离子方程式 。选择 (试剂)来检验Fe2+是否完全氧化为Fe3+
(2)在步骤③中控制pH=9.8,其目的是 。
(3)试剂Z应该是 。
(4)在步骤⑤中发生反应的化学方程式是 。
(5)若在实验室中完成步骤⑥,则沉淀物必需在仪器A中灼烧。A应放置于仪器B上灼烧,灼烧完毕后应用仪器C取下仪器A置于仪器D上冷却。则B、C、D分别是 、 、 。
还原沉淀法是处理含铬(含Cr2O72﹣和CrO42﹣)工业废水的常用方法,过程如下:,已知转化过程中反应为:2CrO42﹣(aq)+2H+(aq)==Cr2O72﹣(aq)+H2O(1)。转化后所得溶液中铬元素含量为28.6g/L,CrO42﹣有10/11转化为Cr2O72﹣。下列说法不正确的是
A.若用绿矾(FeSO4·7H2O)(M=278)作还原剂,处理1L废水,至少需要917.4g
B.溶液颜色保持不变,说明上述可逆反应达到达平衡状态
C.常温下转换反应的平衡常数K=1×1014,则转化后所得溶液的pH=6
D.常温下Ksp[Cr(OH)3]=1×10﹣32,要使处理后废水中c(Cr3+)降至1×10﹣5mol/L,应调溶液的pH=5
有机物的结构简式如下图:则此有机物可发生的反应类型有:
①取代 ②加成 ③消去 ④酯化 ⑤水解 ⑥氧化 ⑦中和
A.①②③⑤⑥ B.②③④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥⑦ D.②③④⑤⑥⑦
下列溶液中各微粒浓度关系判定不正确的是
A.10mL 0.2 mol·L-1的氨水与l0mL 0.1 mol·L-1的盐酸充分反应混合后的溶液中,存在c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(Cl-)= 0.1 mol·L-1
B.已知酸性HF > CH3COOH,物质的量浓度相等的NaF与CH3COOK溶液中:c(Na+) - c(F-) > c(K+) - c(CH3COO-)
C.CH3COOK溶液中加入少量NaNO3固体后的碱性溶液一定有:c(K+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)
D.NaHSO3溶液中一定有:c(Na+)> c(HSO3-)> c(SO32-)>c(H2SO3)