(16分)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,受热易分解。某小组模拟制备氨基甲酸铵,反应如下(且温度对反应的影响比较灵敏):2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH<0
(1)如用下图I装置制取氨气,可选择的试剂是 。
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图Ⅱ所示,把NH3和CO2通入四氯化碳中,不断搅拌混合,生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl4中。当悬浮物较多时,停止制备。
注:CCl4与液体石蜡均为惰性介质。
① 发生器用冰水冷却的原因是 ,液体石蜡鼓泡瓶的作用是 。
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是 (填写操作名称)。为了得到干燥产品,应采取的方法是 (填写选项序号)。
a.常压加热烘干 b.高压加热烘干 c.减压40℃以下烘干
(3)制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。
①设计方案,进行成分探究,请填写表中空格。
限选试剂:蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、稀盐酸。
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1:取少量固体样品于试管中,加入蒸馏水至固体溶解。 | 得到无色溶液 |
步骤2:向试管中加入过量的BaCl2溶液,静置 | 若溶液不变浑浊,证明固体中不含碳酸铵。 |
步骤3:向试管中继续加入 。 | ,证明固体中含有碳酸氢铵。 |
②根据①的结论:取氨基甲酸铵样品3.95 g,用足量氢氧化钡溶液充分处理后,过滤、洗涤、干燥,测得沉淀质量为1.97 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为 。[Mr(NH2COONH4)=78、Mr(NH4HCO3)=79、Mr(BaCO3)=197]
(14分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
请回答下列问题:
(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。
①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2)= 。
②图中p1 p2(填“<”、”“>”或“=”)。
③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应如下:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。
(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ii),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图2所示。
①反应(ii)需在 (填“高温”或“低温”)才能自发进行。
②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变,原因是 (用化学方程式表示)。
③在500℃恒压条件下,请在图2中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:
CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是 。
(18分)Ⅰ.(8分)次磷酸(H3PO2)是一种一元中强酸,具有较强的还原性。试回答下列问题:
(1)P的原子结构示意图为 ;
(2)NaH2PO2为 (填“正盐”或“酸式盐”),溶液中有关离子浓度从大到小的顺序为 。
(3)H3PO2可将溶液中的银离子还原为银单质,若该反应的氧化产物的化学式为H3PO4 , 则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
Ⅱ.(10分)无机化合物A主要用于有机合成和药物制造,是具有良好前景的储氢材料。A中含有金属Li元素,遇水强烈水解,对化合物A加强热则其会发生分解反应(非氧化还原反应),生成化合物E和气体C。在一定条件下,2.30g固体A与5.35gNH4Cl固体恰好完全反应,生成固体B和4.48L气体C (标准状况)。已知气体C极易溶于水得到碱性溶液, 电解无水B可生成金属单质D和氯气。请回答下列问题:
(1)A的化学式是 ,C的电子式是 。
(2)写出化合物A与足量盐酸反应的化学方程式: 。
(3)物质A在加强热分解的化学方程式为: 。
(10分)溴水中存在化学平衡:Br2+H2O HBr+HBrO,乙烯通入溴水中,生成A、B和C2H5Br三种物质(如图所示)
已知:R-CH2Cl + NaOH (水溶液)→ R-CH2OH + NaCl
回答下列问题:
(1)写出B中所含官能团名称
(2)指出③的反应类型 ,写出I(环状)的结构简式 。
(3)写出反应 ① 的化学方程式 。
写出反应 ② 的化学方程式 。
有一未知的无色溶液,只可能含有以下离子中的若干种(忽略由水电离产生的H+、OH-):H+、NH4+、K+、Mg2+、Cu2+、Al3+、NO3-、CO32-、SO42-,现取三份100mL溶液进行如下实验:
①第一份加足量AgNO3溶液后,有白色沉淀产生。
②第二份加足量BaCl2溶液后,有白色沉淀产生,经洗涤、干燥后,沉淀质量为6.99 g。
③第三份逐滴滴加NaOH溶液,测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图。
根据上述实验,以下推测不正确的是
A.原溶液一定不存在H+、Cu2+、CO32-
B.不能确定原溶液是否含有K+、NO3-
C.实验所加的NaOH的浓度为2mol·L-1
D.原溶液确定含Mg2+、Al3+、NH4+,且n(Mg2+):n(Al3+):n( NH4+)=1:1: 2
亚氯酸钠是一种高效氧化剂漂白剂,主要用于棉纺、亚麻、纸浆等漂白亚氯酸钠(NaClO2)在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO2-、Cl- 等,其中HClO2和ClO2都具有漂白作用,但ClO2是有毒气体。经测定,25℃时各组分含量随pH变化情况如图所示(Cl-没有画出)。则下列分析不正确的是
A.亚氯酸钠在碱性条件下较稳定
B.25℃时,HClO2的电离平衡常数的数值Ka=10-6
C.使用该漂白剂的最佳pH为3
D.25℃时,同浓度的HClO2溶液和NaClO2溶液等体积混合,混合溶液中有则c(HClO2)+ 2c(H+)=c(ClO2-)+ 2c(OH-)