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(2)通入Cl2的物质的量至少为 mol。 答案 (1)6.4 (2)0.10
解析 设Na2SO3和NaHSO3物质的量分别为3x、2x,根据钠原子守恒,3x×2+2x=0 16 mol,x=0 02 mol,n(SO2)=3x+2x=0.06 mol+0.04 mol=0.1 mol。(1)SO2的质量为64 g·mol×0 1 mol=6 4 g。(2)根据得失电子守恒,通入Cl2的物质的量与二氧化硫相同,至少为0.10 mol。 30.(10分)化学探究小组设计实验探究某种氮的化合物的制备及性质。 【探究一】下图A为某气体制备装置,图中未画出。
-1
据此回答:
(1)①只用一种试剂制备A中某气体,选取的试剂是 。 a.NH4HCO3
b.NH4Cl
c.Ca(OH)2 d.NH4NO3
②装置A所用的主要玻璃仪器是 (填仪器名称)。
(2)从装置A进入装置B的物质在B中被充分吸收,写出B中发生反应的化学方程式: (写出一个即可)。
【探究二】为探究上述装置中产生的气体的性质,该化学探究小组又组装了如下装置,其中C处硬质玻璃管中装有红色粉末状铜粉。
用酒精灯加热C处硬质玻璃管一段时间后,再通入上述实验产生的气体,过一会儿撤去C处酒精灯。 据此回答:
(3)若实验过程中发现F处铜片逐渐溶解。则: ①D中观察到的现象是
。
。
。
②C中发生反应的化学方程式为 ③F处铜片逐渐溶解的原因是
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④该装置的不足之处是 。
(4)若实验过程中F处铜片没有任何变化,D中无任何现象发生,只观察到C中粉末在红色和黑色间交替变化。则C中发生反应的化学方程式为 。
答案 (1)①a ②试管、酒精灯 (2)2Na2O2+2H2O
4NaOH+O2↑或2Na2O2+2CO2
2Na2CO3+O2
(3)①出现红棕色气体 ②4NH3+5O2 4NO+6H2O ③从E中出来的气体中含有二氧化氮,二氧化氮与水
反应生成硝酸,铜与硝酸反应而逐渐溶解 ④没有尾气吸收装置 (4)4NH3+3O2
2N2+6H2O(或2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O)
解析 由已知可得,A中制取的是某种氮的化合物,结合【探究二】,F处铜片逐渐溶解,说明有硝酸生成,所以气体X中有氨气,B中Na2O2与A中产生的气体反应生成了O2,氨气和氧气在C中铜的催化作用下发生反应生成NO,NO进一步被氧化成NO2。(1)①由上述分析可得,气体X中含有氨气和氧气,A中制取的氮的化合物是氨气,则只用一种试剂制备氨气,选取的试剂是NH4HCO3,故选a。②NH4HCO3固体加热分解可以在大试管中进行,故装置A所用的主要玻璃仪器是试管和酒精灯。(2)NH4HCO3受热分解产生氨气、水和二氧化碳,二氧化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,水和过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气,所以B中发生反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O
4NaOH+O2↑和2Na2O2+2CO2
2Na2CO3+O2。(3)①C中产生的NO气
体很容易被氧气氧化成红棕色的NO2,所以D中会出现红棕色气体;②在C中铜的催化作用下,氨气和氧气发生反应生成NO,化学方程式为4NH3+5O2
4NO+6H2O;③从E中出来的气体中含有二氧化氮,二氧化氮与
水反应生成硝酸,F中铜与硝酸反应而逐渐溶解;④二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,NO有毒,不能直接排放到空气中,需要进行尾气处理,而该装置的设计中没有尾气吸收装置。(4)若实验过程中F处铜片没有任何变化,D中无任何现象发生,只观察到C中粉末在红色和黑色间交替变化,则C中氨气与氧气在铜催化作用下(或氨气与CuO)发生氧化还原反应,没有生成NO,产物应为氮气等,故反应的化学方程式为4NH3+3O2
2N2+6H2O(或2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O)。
31.(10分)氮和砷(As)都是第ⅤA族元素,运用相关知识回答以下问题: (1)已知:①2O2(g)+N2(g)②N2(g)+2H2(g)③O2(g)+2H2(g)④2N2H4(l)+N2O4(l)
N2O4(l) ΔH1
N2H4(l) ΔH2 2H2O(g) ΔH3
3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ/mol
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上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= ,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 。
(2)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。请写出联氨与硫酸形成的所有盐的化学式 。
(3)联氨是一种常用的还原剂,可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。理论上1 kg的联氨可处理 L水(假设水中溶解O2量为10 mg/L)。
(4)砷在自然界中主要以硫化物形式(如雄黄As4S4、雌黄As2S3等)存在。雌黄可被浓硝酸氧化为H3AsO4与S,硝酸被还原为NO2,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 答案 (1)2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放热多、产生大量气体 (2)N2H6(HSO4)2、N2H6SO4、(N2H5)2SO4 (3)1×10 (4)10∶1
解析 (1)①2O2(g)+N2(g)
N2O4(l) ΔH1,②N2(g)+2H2(g)
N2H4(l) ΔH2,③O2(g)+2H2(g)
5
2H2O(g) ΔH3,依据热化学方程式和盖斯定律,将③×2-②×2-①得到④:2N2H4(l)+N2O4(l)
3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1;根据反应④可知,联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体,因此可作为火箭推进剂。(2)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似,联氨第一步电离方程式为N2H4+H2O
N2H 5+OH,第二步电离方程式为N2H5+H2O
-
N2H26+OH,因此联氨与硫酸形成的盐有
-
N2H6(HSO4)2、N2H6SO4、(N2H5)2SO4。(3)联氨是一种常用的还原剂,可用于处理高压锅炉水中的氧,联氨被氧化失电子N2H4→N2失去4e,O2→O得到4e,联氨和氧气的摩尔质量都是32 g/mol,则等质量联氨和氧气物质的量相同,理论上1 kg的联氨可除去水中溶解的O2 1 kg,可以处理水的体积为
1 000 g
-3
-2--
10 10g/L
=1×10 L。(4)1
5
mol As2S3被氧化为H3AsO4与S时转移电子数为[(5-3)×2+2×3] mol=10 mol,1 mol硝酸被还原为NO2时转移电子为(5-4) mol=1 mol,根据得失电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为10∶1。 32.(10分)硫酸钠—过氧化氢—氯化钠化合物(xNa2SO4·yH2O2·zNaCl)又称“固体双氧水”,具有漂白、杀菌、消毒等作用,在国外已得到广泛的应用。作为洗涤剂助剂时,它比过氧碳酸钠(Na2CO3·xH2O2)具有更多的优点。其合成方法如下:取200 mL 25%的过氧化氢溶液,加入无水硫酸钠达饱和,保持温度为(10±1)℃,在不断搅拌下,缓慢加入氯化钠50 g,搅拌40 min。将反应混合物放置后减压过滤、干燥得到白色疏松的xNa2SO4·yH2O2·zNaCl。已知:过氧化氢在碱性介质中分解较快,另外其见光、遇热、遇到大多数金属氧化物时也会加速分解。 请回答:
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(1)下图减压过滤装置中用到的玻璃仪器有安全瓶、抽气泵、 。
(2)缓慢加入氯化钠的原因可能是 。 (3)随着人们生活水平的提高,真丝、毛料已成为一种时尚,对洗涤剂的质量要求也越来越高,相比过氧碳酸钠,“固体双氧水”作为洗涤剂助剂的优点是 。
(4)干燥的方法有多种,干燥xNa2SO4·yH2O2·zNaCl最合适的方法为 。 A.真空干燥 B.用干净的滤纸吸干 C.用酒精灯小火烘干 D.放置在下图的仪器中干燥
(5)为探究该化合物的组成,某化学兴趣小组设计并进行了如下实验: 第一步:准确称取8.705 g样品,配制成250 mL无色溶液A;
第二步:准确量取25.00 mL溶液A于锥形瓶中,加适量稀硫酸酸化后,用 0 060 0 mol·LKMnO4标准溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液20.00 mL;
第三步:另取25.00 mL溶液A,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体1.165 g。
①第二步达到滴定终点的现象是 。 ②下列操作可能导致所测产品中过氧化氢质量分数偏高的是 。 A.定容操作时俯视 B.滴定所用锥形瓶未润洗
C.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
D.第三步操作中,将所加试剂改为硝酸银溶液,其他操作都正确 答案 (1)吸滤瓶
(2)防止反应体系温度过高,导致过氧化氢分解或者得到较大的晶体颗粒
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(3)为中性洗涤剂,对衣物的损害更小 (4)A
(5)①当滴入最后一滴KMnO4溶液时,溶液变浅紫色且半分钟内不褪色 ②AC
解析 本题考查化学实验知识。(1)抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵等组成。(2)根据“在不断搅拌下”可知缓慢加入氯化钠的原因可能是防止反应体系温度过高,导致过氧化氢分解或者得到较大的晶体颗粒。(3)过氧碳酸钠为碱性洗涤剂助剂,已知过氧化氢在碱性介质中分解较快,可知过氧化氢在碱性介质中不稳定,真丝、毛料富含蛋白质,蛋白质在碱性条件下水解,中性洗涤剂对衣物的损害更小。(5)①由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色,所以滴定终点的现象为当滴入最后一滴KMnO4溶液时,溶液颜色由无色变为浅紫色且半分钟内不褪色。②定容操作时俯视,所配溶液浓度偏大,25.00 mL溶液A消耗高锰酸钾溶液的体积偏大,则测出H2O2的含量偏高,A正确;滴定所用锥形瓶未润洗对测产品中过氧化氢质量分数无影响,B错误;滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,代入计算式的高锰酸钾溶液的体积偏大,则测出H2O2的含量偏大,C正确;第三步操作中,将所加试剂改为硝酸银溶液,则加入AgNO3溶液使Cl完全沉淀的同时,会生成Ag2SO4微溶物,从而使最终测定结果中z值偏大,影响Na2SO4与NaCl的质量比,但不影响过氧化氢质量分数的测定,D错误。
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