【化学——化学与技术】
1942年我国化工专家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱,“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下:
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产,已知合成氨为放热反应,若从勒夏特列原理来分析,合成氨应选择的温度和压强是 (选填字母)。
a.高温 b.低温 c.常温 d.高压 e.低压 f.常压
(2)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是 (选填字母)
a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(3)某探究活动小组根据上述制碱原理,欲制备碳酸氢钠,同学们按各自设计的方案进行实验。
第一位同学:将二氧化碳气体通人含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中央持、固定用的仪器未画出)。
实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是 (填分离操作的名称)。
第二位同学:用图中戊装置进行实验(其它装置未画出)。
为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度,实验时,须先从a管通入 气体,再从b管中通入 气体。
(4)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法(用相关的化学反应方程式来描述): 。
实验室常利用甲醛法测定某(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:4NH4++6HCHO = 4H+ +(CH2)6N4+6H2O,然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤①用电子天平准确称取样品1.5000 g。
步骤②将样品溶解并冷却后,完全转移到250 mL容量瓶中,定容,充分摇匀。
步骤③移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中,加入10 mL 20%的中性甲醛,摇匀、静置5min,加入2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定到终点。重复步骤③操作2次。
(1)根据步骤③填空:
①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则测得样品中氮的质量分数将(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积将
(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察。
A.滴定管内液面的变化
B.锥形瓶内溶液颜色的变化
④滴定达到终点时,酚酞指示剂由色变为色,半分钟内不退色。
⑤滴定后俯视读数,测得样品中氮的质量分数将(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(2)滴定结果如下表所示:
滴定次数 |
待测溶液的体积/mL |
标准溶液的体积 |
|
滴定前刻度/mL |
滴定后刻度/mL |
||
1 |
25.00 |
1.02 |
21.04 |
2 |
25.00 |
2.00 |
22.00 |
3 |
25.00 |
0.20 |
20.21 |
若NaOH标准溶液的浓度为0.1000 mol·L-1,则该样品中氮的质量分数为。(保留两位小数)
实验室用铜制取硫酸铜,将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
(1)为了节约原料,硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为____________;
为了吸收该反应中产生的尾气,可选择的最佳装置是_______________。
(2)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
方案1:以空气为氧化剂。将铜粉在仪器N中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应。
方案2:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,再通入空气或氧气,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加物质甲调节pH ,铁元素全部转化为Fe(OH)3沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1,就认为沉淀完全),然后过滤、浓缩、结晶。
(已知:Ksp[Cu(OH)2]≈10-22, Ksp[Fe(OH)3]≈10-38)
请回答下列问题:
①方案1中的N仪器名称是 ______________。
②为了使铁元素全部沉淀,应调节pH至少为_________。
③方案2中甲物质可选用的是________________________。
A.CaO | B.NaOH | C.CuCO3 | D.Cu2(OH)2CO3 E.Fe2(SO4)3 |
④反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化,用离子方程式解释其原因______________。
食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。
(1)粗食盐常含有少量等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:
提供的试剂:饱和溶液饱和
溶液
溶液
溶液
溶液
(1)①欲除去浊液I中的离子,选出A所代表的试剂,按滴加顺序依次为(只填化学式),检验溶液中
沉淀完全的操作为。
②加盐酸的目的是(用离子方程式表示)。
③如果在实验室中完成下列过程,甲、乙两个过程均要用到玻璃棒,玻璃棒的作用分别是
甲,乙。
(2)工业上用惰性电极电解饱和食盐水制取盐酸,写出电解饱和食盐水的化学方程式;用试纸检验电解食盐水阳极产物的方法是。
本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
A.尿素(H2NCONH2)可用于制有机铁肥,主要代表有 [Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 [三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]。
⑴基态Fe3+的核外电子排布式为。C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是。
⑵尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是。
⑶[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中“H2NCONH2”与Fe(Ⅲ)之间的作用力是。与NO3—互为等电子体的一种化合物是(写化学式)。
⑷CO2和NH3是工业上制备尿素的重要原料,固态CO2(干冰)的晶胞结构如右图所示。
1个CO2分子周围等距离且距离最近的CO2分子有个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似,若顶点为Au、面心为Cu,则铜金合金晶体中Au与Cu原子数之比为是。
B.脱氢醋酸是一种难溶于水的低毒、高效广谱抗菌剂,可由乙酰乙酸乙酯经脱醇缩合而成,反应原理为:
实验步骤如下:
①在反应器中加入乙酰乙酸乙酯、少量催化剂和数粒沸石,在瓶口安装分馏装置。
②低温加热(不超过85℃)60~70min;然后大火加热蒸出乙醇。
③将反应液趁热倒入烧杯中,冷却到室温,有柠檬黄色晶体析出。
④将柠檬黄色晶体转移至圆底烧瓶B中,加水15mL,滴入1滴硫酸,进行水蒸气蒸馏(如图所示)。从水蒸气蒸馏液中经抽滤可分离出脱氢醋酸,再烘干即得成品。
步骤①中加入沸石的目的是。
步骤②中,在60~70min内低温加热的目的是,然后大火加热蒸出乙醇的目的是。
步骤④中水蒸气蒸馏装置中烧瓶A的作用是,玻璃管的作用是。
用测得相对分子质量的方法,可以检验所得产物是否纯净,测得相对分子质量通常采用的仪器是。
(12分)某化学课外活动小组研究乙醇氧化的实验并验证其产物,设计了甲、乙两套装置(图中的夹持仪器均未画出,“△”表示酒精灯热源),每套装置又可划分为①、②、③三部分。仪器中盛放的试剂为:a—无水乙醇(沸点:78℃);b—铜丝;c—无水硫酸铜;d—新制氢氧化铜悬浊液。
(1)简述两套方案各自的优点:
甲:__________________________________________________________________,
乙:___________________________________________________________________。
(2)集中两套方案的优点,组成一套比较合理完善的实验装置,可按气流由左至右的顺序表示为_________________________________________________________(例如甲①,乙②)。
(3)若要保证此实验有较高的效率,还需补充的仪器有________,理由_______________。
(4)实验中能验证乙醇氧化产物的实验现象是________________________________。
(5)装置中,若撤去第①部分,其它操作不变,则无水硫酸铜无明显变化,其余现象与(4)相同,推断燃烧管中主要反应的化学方程式:__________________________________。