当氨分子中的三个氢原子依次被其它原子或基团取代时,所形成的化合物叫做氨的衍生物。主要有N2H4(肼)、HN3(叠氮化氢,溶于水称为叠氮酸)、NH2OH(羟胺)。水合肼(N2H4·H2O)是制备叠氮化钠(NaN3)的原料,而叠氮化钠又是汽车安全气囊最理想的气体发生剂的原料。下面是工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程。
资料:①水合肼有毒且不稳定,具有强还原性和强碱性;
②有关物质的物理性质如下表:
物质 | 甲醇 | 水合肼 | 亚硝酸甲酯 | 叠氮化钠 |
熔点(℃) | -97 | -40 | -17 | 275(410℃:易分解) |
沸点(℃) | 64.7 | 118.5 | -12 | — |
回答下列问题:
I.合成水合肼。实验室合成水合肼装置如下图所示,NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液在400C以下反应一段时间后,再迅速升温至1100℃继续反应可以制得水合肼。
(1)实验中通过滴液漏斗向三颈瓶中缓慢滴加NaClO碱性溶液,不能反向滴加的原因是______________;制取N2H4•H2O的离子方程式为_______________________。
II.制备叠氮化钠。实验室可利用下图中所示的装置及药品制备叠氮化钠。
(2)①根据实验发现温度在20℃左右反应的转化率最高,因此可釆取的措施是_______________;流程中蒸馏A溶液时,装置中旋塞K1、K2、K3的开关情况是_______________________。
②写出该方法制备叠氮化钠的化学方程式:________________________。
(3)流程中由B溶液获得叠氮化钠产品的实验步骤为____________________,减压过滤,晶体用乙醇洗涤2〜3次后,干燥。
(4)化工生产中,多余的叠氮化钠常使用次氯酸钠溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体。若处理6.5gNaN3,理论上需加入0.5mol•L的NaClO溶液_____________mL。
III.羟胺(NH2OH)是一种还原剂,可以通过下列过程得到:乙烯和N2O4气体混合后,光照,发生加成反应,得到化合物A。A结构对称,所有相同元素的原子化学环境相同。A在某浓度的硫酸溶液中回馏,可得到化合物B,同时得到CO和CO2组成的混合气体(相对氢气密度为18)。经分析,B为不含碳元素的硫酸盐,其硫和氧元素的质量分数分别为19.51%和58.54%。若将A换成CH3CH2NO2进行类似的反应,也能得到B,但没有气体放出。B在液氨中即得到NH2OH。
(5)NH2OH具有弱碱性,可与酸反应生成盐,该盐阳离子的电子式为_______________。
(6)写出A→B的化学方程式________________________。
硅及其化合物是重要的材料,应用范围很广。请回答下列问题:
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:
①用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成,该反应的化学方程式为______________。
②写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:________________。
③SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出并配平该化学反应方程式:________________。
(2)水泥属于硅酸盐工业产品,是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
①在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______________,还可使用_________代替硝酸。
②沉淀A的主要成分是__________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为________。
③加氨水过程中加热的目的是_______。沉淀B的主要成分为________、_______(写化学式)。
某小组同学通过实验研究FeCl3溶液与Cu发生的氧化还原反应,实验记录如下表所示,下列说法错误的是( )
序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
实验步骤 | 充分振荡,加入2mL蒸馏水 | 充分振荡,加入2mL蒸馏水 | 充分振荡,加入2mL蒸馏水 |
实验现象 | 铜粉消失,溶液黄色变浅,加入蒸馏水后无明显现象 | 铜有剩余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后生成白色沉淀 | 铜有剩余,溶液黄色褪去,变成蓝色加入蒸馏水后无白色沉淀 |
A.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均涉及Fe3+被还原
B.对比实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ说明白色沉淀的产生可能与铜粉的量及溶液中阴离子种类有关
C.实验Ⅱ、Ⅲ中加水后c(Cu2+)相同
D.向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀
已知Ka(CH3COOH)=1.7×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.7×10-5。常温下,用0.01mol·L-1氨水滴定20mL浓度均为0.01mol·L-1的HCl和CH3COOH混合溶液,相对导电能力随加入氨水体积变化曲线如图所示。下列叙述错误的是( )
A.a点的混合溶液中c(CH3COO-)约为1.7×10-5mol·L-1
B.b点的混合溶液中:c(CH3COOH)>c(NH4+)
C.c点的混合溶液中:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.混合溶液pH=7时,加入氨水体积大于40mL
我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液,充电、放电时,复合膜层间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.a膜是阳离子膜,b膜是阴离子膜
B.放电时负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-
C.充电时CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸
D.外电路中每通过1mol电子,复合膜层间有1mol H2O解离
尿素在生产生活中应用非常广泛,2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(l)是工业上合成氮肥尿素的主要方法,在生产条件下,单位时间内获得尿素的产量与压强及n(NH3):n(CO2)的关系如图甲所示。当氨碳比n(NH3):n(CO2)=4时,CO2的转化率随时间的变化关系如图乙所示。下列说法不正确的是
A.用NH3和CO2表示速率,v(NH3):v(CO2)=2:1
B.若开始投料按照n(NH3):n(CO2)为2∶1投料,平衡后若压缩容器的体积,则再次平衡时c(NH3)比压缩前小
C.A点的逆反应速率小于B点的正反应速率
D.由图乙可知NH3的平衡转化率为30%