(12分)工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。
(1)实验原理:①Al4C3与硫酸反应可生成CH4;
②AlN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气,请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式 。
(2)实验装置(如图所示)
(3)实验过程
①连接实验装置,检验装置的气密性。称得D装置的质量为y g,滴定管的读数为amL。
②称取x g AlN样品置于锥形瓶中;塞好胶塞,关闭活塞K2、K3,打开活塞K1,通过分液漏斗加入稀硫酸,与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后,关闭活塞K1,打开活塞 ,通过分液漏斗加入过量 (填化学式),与锥形瓶内物质充分反应。
④ (填入该步反应进行的操作)。
⑤记录滴定管的读数为b mL,称得D装置的质量为z g。
(4)数据分析
①AlN的质量分数为 。
②若读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,则所测气体的体积______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③Al4C3的质量分数为 (该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L)。
索氏制碱又称氨碱法,其主要生产流程如右图:
36.用化学方程式表示沉淀池中发生的反应 ,排出液的主要成分是 。
氨碱法制得的纯碱样品中可能会含有杂质(如NaCl)。现用两个实验方案测定纯碱样品的纯度。
方案1气体法 :称取样品m克装入Y型试管左侧(如右图)
37.Y型试管另一端应装入试剂为 ,量气管中液体应为 。若最后读数时,发现水准管液面高于量气管(其他操作都正确),则计算所得纯碱样品的纯度值 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
方案2滴定法:
已知: 25℃时0.1 mol/L的NaHCO3溶液的pH约为8.3
0.1mol/L的Na2CO3 溶液的pH约为11.6
38.指示剂选用酚酞,则该纯碱样品的纯度为 。(请用所给数据的字母符号表示)
氨碱法中钠利用率不高,一些化工专家开始研究有机胺制碱法,其工艺流程如下:
已知: NR3+ HCl →NR3·HCl,且NR3·HCl易溶于有机溶剂
NR3·HCl+NH3→NR3 +NH4Cl
39.有机胺制碱法反应生成小苏打的化学方程式是 , 操作①是 。
40.副产品的成分是 ,本工艺流程中可循环利用的物质是 。
亚硫酸钠和硫粉通过化合反应可制得硫代硫酸钠(Na2S2O3)。
已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。有关物质的溶解度随温度变化曲线如右下图所示。某研究小组设计了制备Na2S2O3·5H2O的如下装置图 。
部分操作步骤如下:
①打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸,加热。
②C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少。
当C中溶液的pH接近7时,即停止C中的反应,停止加热
③过滤C中的混合液,并将滤液进行处理,得到产品。
31.步骤①中,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是 。
32.步骤②中,“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是 。“停止C中的反应”的操作是 。
33.步骤③中,“过滤”用到的玻璃仪器是烧杯、 、 (填仪器名称)。将滤液进行处理过程是将滤液经过 、 、过滤、洗涤、烘干,得到产品。
依据反应2S2O32- + I2 → S4O62- + 2I-,可用I2的标准溶液测定产品的纯度。取5.5g产品配制成100mL溶液。取10mL溶液,以淀粉溶液为指示剂,用浓度为0.050 mol/L I2的标准溶液进行滴定,相关数据记录如下表所示。
编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
溶液的体积/mL |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
消耗I2标准溶液的体积/mL |
19.99 |
19.98 |
17.13 |
20.03 |
34.判断达到滴定终点的现象是 。
35.Na2S2O3·5H2O在产品中的质量分数是 。(计算结果请用百分数表示并保留1位小数)(Na2S2O3·5H2O的式量为248)
亚硝酸钠是一种工业盐,在生产、生活中应用广泛。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸反应及生成气体产物的成分。已知:①NO+NO2+2OH-=2NO2-+2H2O
②气体液化的温度:NO2 21℃、NO-152℃
(1)为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序为(从左向右连接):A→C→_______→_______→_______;组装好仪器后,接下来进行的操作是________________。
(2)关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,滴入70%的硫酸后, A中产生红棕色气体.
①确认A中产生气体含有NO,依据的现象是___________________
②装置E的作用是______________________
(3)如果向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的化学方程式为________________.
如果没有装置C,对实验结论造成的影响是______________________。
(4)通过上述实验探究过程,可得出装置A中反应的化学方程式是_______________。
(5)工业生产中氮氧化物的排放会造成环境污染,可采用如下方法处理氮氧化物:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·mol-1
则CH4将NO2还原为NO的热化学方程式为:____________________。
某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分,设计了如右图装置。倾斜A使稀硫酸(足量)与固体M充分反应,待反应停止后,B装置增重,C装置中溶液无变化,反应后进入量气管气体的体积为VmL(已折算成标准状况),由上述实验事实可知:提示:铁和硫生成硫化亚铁,硫化铜是一种不溶于酸也不溶于水的黑色固体)
(1)固体M中一定有的物质是 (填化学式),理由是 。
(2)写出B装置中反应的离子方程式_____________。
(3)C装置的作用是 ,如果实验中没有B装置,则C装置中产生的现象是 。
(4)稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体,该固体是 ,要分离出该固体,在实验操作中,除烧杯外还需要用到的玻璃仪器有________________。
(5)通过进一步实验,测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和,产生这种现象的原因可能是________________。
a.M中有未反应的铁和硫
b.测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面
c.A中留有反应生成的气体
d.气体进入D装置前未用浓硫酸干燥
Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定存在。
Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O的反应原理:Na2SO3+S(s)Na2S2O3(aq)
实验步骤:
①称取15g Na2SO3加入圆底烧瓶中,再加入80mL蒸馏水,另取5g研细的硫粉,用3mL乙醇润湿,加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图,部分加持装置略去),水浴加热,微沸60分钟。
③趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出Na2S2O3·5H2O,经过滤、洗涤,干燥,得到产品。
回答下列问题:
(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是 。
(2)仪器a的名称是 ,其作用是 。
(3)产品中除了有未反应的Na2SO3,外,最可能存在的无机杂质是 ,检验是否存在该杂质的方法是 。
(4)该实验一般控制在碱性环境下进行,否则产品发黄,用离子方程式表示其原因: 。
Ⅱ.测定产品纯度
准确称取Wg产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉做指示剂,用0.1000mol/L碘的标准溶液滴定,反应原理为
2S2O32-+I2=S4O62-+2I-。
(1)滴定至终点时,溶液颜色的变化: 。
(2)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗点的标准溶液体积为 mL,产品的纯度为(设的相对分子质量为M) 。
Ⅲ.Na2S2O3的应用
Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被氯气氧化成硫酸根离子,常用作脱氧即,该反应的离子方程式为 。