1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、己二酸是合成尼龙-66的主要原料之一。实验室合成己二酸的原理、有关数据及装置示意图如下:3+8HNO3 —→ 3
+8NO↑+7H2O
实验步骤如下:
Ⅰ.在三口烧瓶中加入16 mL 50%的硝酸(密度为1.31 g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4 mL环己醇。
Ⅱ.水浴加热三口烧瓶至50℃左右,移去水浴,缓慢滴加5~6滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在60 ℃~65 ℃之间。
Ⅲ.当环己醇全部加入后,将混合物用80 ℃~90 ℃水浴加热约10 min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止。
Ⅳ.趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤、干燥、称重。
请回答下列问题:
(1)装置b的名称为 ,使用时要从 (填“上口”或“下口”)通入冷水;滴液漏斗的细支管a的作用是
(2)本实验所用50%的硝酸的物质的量浓度为 ;实验中,氮氧化物废
气(主要成分为N02和NO)可以用NaOH溶液来吸收,其主要反应为:
2N02+2NaOH=NaN02+NaN03+H20和NO+N02+2NaOH=2NaN02+H20
其中NaOH溶液可以用Na2C03溶液来替代,请模仿上述反应,写出Na2C03溶液吸收的两个方程式:
;
(3)向三口烧瓶中滴加环己醇时,反应温度迅速上升,为使反应温度不致过高,必要时可采取的措施是 。
(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用 和 洗涤晶体。
3、乙烯是制造塑料、合成橡胶和合成纤维等化学产品的基本原料。C2H6裂解制C2H4是化学工业的一个重要研究课题,目前裂解方法有电催化、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。乙烷直接裂解、乙烷二氧化碳氧化裂解和乙烷氧气氧化裂解的反应如下:
(Ⅰ)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1=+125kJ·mol-1
(Ⅱ)CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) △H2=+177kJ·mol-1
(Ⅲ)2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) △H3=-211.6kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知键能:E(C—H)=416kJ·mol-1,E(H—H)=436kJ·mol-1,由此计算生成1mol碳碳π键放出的能量为_______kJ。
(2)在一绝热的恒容密闭容器中,通入一定量的C2H6发生反应(Ⅰ),反应过程中容器内压强(P)与时间(t)变化如图1所示,随着反应进行,a~b段压强减小的原因是_______。
(3)反应(Ⅱ)的Arrhenius经验公式实验数据如图2中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。反应的活化能Ea=_______kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如图中曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是_______。
(4)乙烷氧气氧化裂解制乙烯,除发生反应(Ⅲ)之外,还发生副反应(Ⅳ):2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)。在800℃时用乙烷氧气氧化裂解制乙烯,乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比
的变化关系如图所示:
已知:C2H4的选择性=×100%
C2H4的收率=C2H6的转化率×C2H4的选择性
①控制=2而不采用选择性更高的
=3.5,除可防止积碳外,另一原因是_______;
<2时,
越小,乙烷的转化率越大,乙烯的选择性和收率越小的原因是_______。
②一定温度和压强为5.8pMPa条件下,将C2H6和O2按物质的量之比为2∶3通入密闭弹性容器中发生反应,平衡时,C2H4选择性为60%,C2H4的收率为48%。该温度下,反应2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)的Kp=_______(用含字母p的代数式表示,带单位。已知Kp是用反应体系中气体的分压来表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
4、CO、SO2是主要的大气污染气体,利用化学反应原理是治理污染的重要方法.
Ⅰ.甲醇可以补充和部分替代石油燃料,缓解能源紧张,利用CO可以合成甲醇.
(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol-1
CH3OH(g)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-764.6 kJ·mol-1
请写出CO与H2合成甲醇蒸汽的热化学方程式____________________
(2)一定条件下,在溶剂为VL的密闭容器中充入a molCO与2a molH2合成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示.
①该反应在A点的平衡常数K=_________________(用a和V表示)
②下列能说明反应达到平衡状态的是_____
A.v(CO)=v(H2) B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D. c(CO)=c(H2)
③写出能增大v(CO)又能提高CO转化率的一项措施_____________________________
Ⅱ.某学习小组以SO2为原料,采用电化学方法制取硫酸。
(3)原电池原理:该小组设计的原理示意图如左下图,写出该电池负极的电极反应式______。
(4)电解原理:该小组用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液,然后电解该溶液制得了硫酸。原理如图,写出开始电解时阳极的电极反应式________________。
(5)已知25℃时由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性,则该混合溶液中各离子浓度的大小顺序为________________________________(已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7)
5、聚乳酸)是一种新型生物降解材料,可用于包装食品。某化学兴趣小组利用化学解聚方法,由废旧聚乳酸餐盒制得高纯乳酸钙。
已知:乳酸是淡黄色黏性液体,与乙醇、水混溶;乳酸钙是白色粉末,溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。
I.废旧聚乳酸材料的解聚
①分别取一定量的NaOH、无水乙醇和白色聚乳酸餐盒碎片,装入锥形瓶,加热解聚;
②待反应完毕,向锥形瓶中加入少量浓盐酸,然后加热浓缩,得到淡黄色黏稠状液体和少量白色不溶物;
③往②中所得混合物加人20mL无水乙醇并搅拌均匀,静置、过滤,弃去白色不溶物。
(1)步骤①所用装置如图所示,其中冷凝管的作用是______.写出聚乳酸在碱性条件下解聚的化学方程式_________.
(2)步骤②中,加入浓盐酸的目的是_______.为避免浓缩过程发生暴沸,可以加入_______.
(3)步骤③加入20mL无水乙醇的作用是________.
II.乳酸钙的制备
④将氢氧化钙粉末分批加人③中所得滤液,控制最终溶液的pH约为7,过滤;
⑤取滤液于烧杯,冰水浴下剧烈搅拌,同时加人40mL物质X,析出白色固体;
⑥过滤,收集沉淀物,烘干,称重为5.8g.
(4)“控制最终溶液的pH约为7”时,需用蒸馏水润湿pH试纸后再测量溶液的pH,其原因是________.
(5)步骤⑤中,所加“物质X”可能是_________.
A.石灰水B.盐酸C.丙酮D.乳酸
(6)若步骤④所加氢氧化钙粉末的质量为2.1g,则该实验的产率=_________.(结果保留3位有效数字;M氢氧化钙=74 g·mo-1,M乳酸钙=218g·mol-1).
6、下列是某无色水样成分的检验,已知该水样中只可能含K+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Ca2+、C、S
、Cl-中的若干种离子,该小组同学取100 mL水样进行实验:向样品中先滴加硝酸钡溶液,再滴加1 mol·L-1硝酸,实验过程中沉淀质量的变化如下图所示:
(1)水样中一定含有的阴离子是 ,其物质的量浓度之比为 。
(2)写出BC段曲线所表示反应的离子方程式:
。
(3)由B点到C点变化过程中消耗硝酸的体积为 。
(4)试根据实验结果推测K+是否存在? (填“是”或“否”);若存在,K+的物质的量浓度c(K+)的范围是 (若K+不存在,则不必回答)。
(5)设计简单实验验证原水样中可能存在的离子:(写出实验步骤、现象和结论)
。
7、(1)全固态锂离子电池的结构如图所示,放电时电池反应为 2Li+MgH2=Mg+2LiH。放电时,X 极作_________极。充电时,Y 极反应式为___________。
(2)电渗析法处理厨房垃圾发酵液,同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子,A-表示乳酸根离子)。
①阳极的电极反应式为 ________________
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理:________________
③电解过程中,采取一定的措施可控制阳极室的 pH 约为 6~8,此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。400 mL 10 g∙L −1 乳酸溶液通电一段时间后,浓度上升为 145 g∙L −1 (溶液体积变化忽略不计),阴极上产生的 H2 在标准状况下的体积约为_____________L。(乳酸的摩尔质量为90 g•mol-1)
8、(6分)如何除去下列物质中混有的少量杂质(括号内为杂质)。写出最佳的离子方程式。
(1)NaHCO3溶液(Na2CO3):________________________。
(2)FeCl2溶液(FeCl3):___________________________。
(3)单质Mg粉(Al):______________________________。
9、Ⅰ.室温下,已知Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11,现用MgSO4溶液制备[Mg(OH)2。若MgSO4溶液中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L,那么,向其中加入等体积的KOH溶液的浓度为________mol/L,可使Mg2+恰好完全沉淀(溶液体积变化可忽略不计,但溶液中残留的Mg2+不能忽略)。
Ⅱ.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:
(1)钼和锆同属过渡金属, 锆还是核反应堆燃料棒的包裹材料, 锆合金在高温下与水蒸气反应产生氢气,二氧化锆可以制造耐高温纳米陶瓷。下列关于锆合金、二氧化锆的说法中正确的是_____(填序号)
a.锆合金比纯锆的熔点高,硬度小
b.二氧化锆陶瓷属于新型无机非金属材料
c.将一束光线通过纳米级二氧化锆会产生一条光亮的通路
(2)途径I碱浸时发生反应的化学反应方程式为_________________
途径Ⅱ氧化时发生反应的离子方程式为______________________
(3)分析纯的钼酸钠常用钼酸铵[(NH4)2MoO4]和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径I所产生的尾气一起通入水中,得到正盐的化学式是______________。
(4)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如下图:
①要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为____。
②当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是___________________。
10、2-萘乙醚是香皂和化妆品等的香料添加剂。实验室用化学纯的2-萘酚、乙醇,分析纯的无水三氯化铁等反应制取。实验装置如图(夹持和加热装置略去),反应原理和有关数据如下:
物质 | 相对分子质量 | 密度/(g·cm-3) | 熔点/°C | 沸点/°C | 溶解性 |
2-萘酚 | 144 | 1.22 | 121.6 | 285.5 | 不溶于冷水,溶于热水、乙醇等,能在NaOH溶液中溶解 |
乙醇 | 46 | 0.79 | -114.1 | 78.5 | 与水任意比互溶 |
2-萘乙醚 | 172 | 1.06 | 35 | 282 | 不溶于水,溶于乙醇、乙醚等 |
实验步骤:
①在50mL三颈烧瓶中,加入3.6g2-蔡酚,1.2g氯化铁,6mL乙醇和沸石,微沸3h.稍微冷却,取下分水器和冷凝管,蒸出剩余的大部分乙醇。
②用冰水冷却三颈烧瓶析出固体,减压抽滤分离,冰水洗涤固体。再将漏斗上的固体转移至研钵中,加5mL冰水研磨后,减压抽滤,冰水洗涤。
回答下列问题:
(1)上述制备2-萘乙醚的反应类型与下列反应相同的是___________(填标号)。
A.甲烷燃烧 B.乙烯水化法制乙醇 C.制备乙酸乙酯
(2)回流装置中分水器上方仪器的作用是___________;步骤①使用分水器不断分离除去水,本实验应先在分水器中加入适量苯,让蒸出的有机物能流回反应瓶,这些措施都是为了使用分水器进行回流制备,回流物应满足的条件是___________。
(3)步骤②中,进行两次“抽滤,洗涤”的作用是___________,洗涤固体用冰水的目的是___________。
(4)结合题给信息,猜测2-萘酚具有___________(填酸、碱或中)性,依据是___________。
(5)实验结束后测得从分水器中流出的水为0.35mL,则2-萘乙醚的产率为___________%(保留两位有效数字,忽略②步洗涤的损失)。
11、某同学设计实验确定CaC2O4•xH2O的结晶水数目。称取样品9.84g,经热分解测得气体产物中有CO、CO2、H2O,其中H2O的质量为2.16g;残留的固体产物是CaO和CaCO3的混合物,质量为5.34g。计算:
(1)x=____(写出计算过程)。
(2)n(CO)=____mol。
12、二氧化铈()具有较强的氧化性,是一种应用非常广泛的稀土氧化物。以氟碳铈矿(主要含
、BaO等)为原料制备
的一种工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)“氧化焙烧”后,Ce元素转化为和
。写出氧化焙烧的化学方程式_______。
(2)“酸浸”时,铈的浸出率与温度、的关系如图所示,应选择的最适宜的条件为_______(填标号)。
A.65℃ 2.0 B.75℃ 2.0
C.85℃ 2.5 D.100℃ 2.5
“酸浸”不用盐酸的理由是_______(任写两点)。
(3)“系列操作”包含以下几个过程:
已知:不能溶于有机物TBP;
能溶于有机物TBP,且存在反应
。“滤液A”中加入有机物TBP后的分离方法是_______,“有机层B”中发生反应的离子方程式为_______。
(4)“调pH”中,要使沉淀完全(通常认为溶液中离子浓度小于
为沉淀完全),应控制pH大于_______(已知25℃时
)。
(5)“氧化”中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(6)是汽车尾气净化催化剂的关键成分,在尾气消除过程中
与
相互转化。
中的Ce为+3、+4价,测定x的值可判断它们的比例。现取
固体1.6560 g,加入足量硫酸和0.0220 mol
充分溶解,使
全部被还原成
,再用0.1000
的酸性
标准溶液滴定至终点,重复操作三次,平均消耗标准溶液40.00 mL(已知氧化性:
),则x的值为_______。
13、探究CH₃OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH₃OH的产率。在一定条件下,以CO₂和H₂为原料合成CH₃OH涉及的主要反应如下:
①CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁
②CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g) ΔH₂
③CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH₃
回答下列问题:
(1)ΔH₃=_______(用ΔH₁、ΔH₂表示),已知反应①、②、③以物质的量分数表示的平衡常数KX与温度T变化关系如图1所示。据此判断的数值范围是_______(填标号)。
A. -1 B.-1~0 C.0~1 D.
1
(2)在催化剂N表面进行反应①,当起始量时,在不同条件下达到平衡,体系中CO₂的转化率为
(CO₂),在T=400℃下
(CO₂)随压强变化关系和在p=60MPa下
(CO₂)随温度变化关系如图2所示。其中代表在T=400℃下
(CO₂)随压强变化关系的是________线(填“a”或“b”);a、b两线的交点M对应的平衡常数________(填“相同”或“不同”)。当
(CO₂)为80%时,反应条件可能是________。
(3)以In₂O₃作催化剂,可使CO₂在温和的条件下转化为CH₃OH,经历如下过程:
Ⅰ.催化剂活化:In₂O₃(无活性)In2O3-x (有活性)
Ⅱ.CO₂和H₂在活化后的催化剂表面发生反应①,同时伴随反应②。
已知:CH₃OH选择性=。工业生产中,会适当增大气体压强,以增大CH₃OH的选择性,其原因可能为 __________;同时将产物中的水蒸气导出,可以减少反应____________(用化学方程式表示)的发生,达到减少催化剂失活,提高甲醇选择性的目的。
(4)温度为T℃时,在一个刚性容器中模拟工业上合成CH₃OH,往容器中通入1mol CO₂、3mol H₂,发生反应①和②,反应过程中容器内的压强随着时间变化如下表所示。
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
压强/MPa | 120 | 105 | 95 | 90 | 88 | 88 |
则反应开始至20 min的平均反应速率;(CH₃OH)=__________MPa/ min;已知平衡时CH₃OH的选择性为80%,则反应①的压强平衡常数Kp=___________MPa-2(结果化为最简分数;压强平衡常数:用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×气体物质的量分数)。