题目内容
【题目】用下列装置制备二氧化氮气体,并探究相关产物性质。
(1) 装置A中的分液漏斗盛装的液体是____,烧瓶中预先加入的是铜屑,铁的价格比铜的价格低,此处用铜不用铁的原因是______________。
(2) 干燥管B、D中盛装的干燥剂可以是____(填“浓硫酸”、“无水氯化钙”、“五氧化二磷”或“碱石灰”),干燥管D中干燥剂的作用是______________。
(3) 装置E的作用是吸收尾气,吸收过程中发生反应的化学方程式如下,请将其补充完整。
NaOH+ NO2 + NaNO2+ H2O ______
(4) 某化学兴趣小组认为铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO,选用下列必要的装置(N2和O2的用量可自由控制)完成验证实验。
已知:
i. NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O
ii气体液化温度如下:
气体 | NO2 | NO |
液化温度 | 21 ℃ | -152 ℃ |
①仪器的连接顺序(按从左→右连接,填各仪器字母)为________。
②实验时先检查装置气密性后,再加入试剂,在反应前的操作是_______。
③确认气体中含NO的现象是__________;装置C的作用是____。
④NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的气体中氮氧化物脱除技术。现在有NO、NO2的混合气6 L,可用同温同压下7 L NH3恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为____。
【答案】 浓硝酸 铁在浓硝酸中会钝化而终止反应 无水氯化钙(或五氧化二磷) 防止E装置中的水蒸气进入集气瓶 2 2 1 NaNO3 1 1 AECBF 通入N2 B中有红棕色气体生成 使NO2液化分离 1∶3
【解析】(1)铜与浓硝酸在加热条件下生成二氧化氮,(2)二氧化氮为酸性气体应选择酸性、中性干燥剂,依据干燥管中应放入固体干燥剂,据此选择合适的干燥剂,二氧化氮为有毒气体,直接排放容易引起空气污染,(3)能够与氢氧化钠溶液发生反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水,依据得失电子守恒、原子个数守恒书写方程式.(4)①根据实验的目的和各部分的作用确定连接顺序.②根据NO易被氧化来分析;③根据装置B中的反应来分析现象;④设出NO的体积为XL,NO2的体积为YL,则有X+Y=6 ①,然后根据和氨气反应时得失电子数守恒可有:2X+4Y=7×3 ②,将两式联立即可解得.
(1)铜与浓硝酸在加热条件下生成二氧化氮,所以分液漏斗中盛放为浓硝酸;常温下浓硝酸遇到铁发生钝化形成致密氧化膜,阻止反应进行,所以用铜不选择铁制备二氧化氮;故:常温下,Fe在浓硝酸中发生钝化,阻止反应进一步发生,无法制取NO2;(2)二氧化氮是酸性气体,不能用碱性干燥剂,所以不能选碱石灰,干燥管B、D中只能盛装固体干燥剂,所以不能选浓硫酸,只能选无水氯化钙或五氧化二磷,E装置中的水蒸气可进入集气瓶C中,所以使用装置干燥管D,防止E装置中的水蒸气进入集气瓶C中;(3)根据氧化还原反应的原理知:反应物NO2中氮元素的化合价是+4价,产物NaNO2中氮元素的化合价是+3价,所以N元素化合价最高的含氮化合物是NaNO3,结合同一化学反应方程式中各元素的原子守恒可知,该反应的方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,故答案为:2;2;NaNO3;1;1;(4)①A中铜与浓硝酸反应NO2进入E浓硫酸干燥,然后进入C冰水混合物冷却使二氧化氮液化分离,剩余的NO进入B与氧气反应,最后连接尾气处理装置F,所以仪器连接顺序为:AECBF。②因NO易被氧化,若装置中存在氧气则不能说明NO的存在,所以反应前先通入N2目的是排尽装置中的空气,防止NO被氧化;③因NO与氧气反应生成二氧化氮,则观察到B中烧瓶内通入O2后,无色气体变成红棕色;装置C的作用是:已知气体液化温度:NO2:21℃,NO:-152℃,所以通过冰水混合物的冷却二氧化氮变为液体,一氧化氮仍为气体,使二者分离;④设NO的体积为XL,NO2的体积为YL,根据混合气体的体积为6L,则有X+Y=6 ①,氨气反应时,NO和NO2得电子,而氨气失电子,根据得失电子数守恒可有:2X+4Y=7×3 ②,将两式联立即可解得X=1.5,Y=4.5,则有X:Y=1:3。
【题目】实验室制备1,2﹣二溴乙烷的反应原理如下:
CH3CH2OH CH2=CH2
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚.
用少量的溴和足量的乙醇制备1,2﹣二溴乙烷的装置如图所示:
有关数据列表如下:
乙醇 | 1,2﹣二溴乙烷 | 乙醚 | |
状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/gcm﹣3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
熔点/℃ | -130 | 9 | ﹣116 |
回答下列问题:
(1)在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是;(填正确选项前的字母)
a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入 , 其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母)
a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)若产物中有少量副产物乙醚.可用的方法除去;
(4)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是避免溴大量挥发,但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是 .
【题目】目前,人们对环境保护、新能源开发很重视。
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g),恒温恒容条件下,能够说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号);
A.容器内混合气体颜色不再变化 B.容器内的压强保持不变
C.2v逆(NO2)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下:
时间/min 浓度/( mol·L-1) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①根据图表数据分析T1℃时,该反应在0~20 min的平均反应速率v(CO2)=________;计算该反应的平衡常数K=______。
②根据上表数据判断,由30 min到40 min时改变的条件可能是(任写一种)__________________。
③30 min后升高温度至T2℃,达到新平衡时,容器中NO、N2、CO2浓度之比为5∶3∶3,此时NO的转化率_______(填“升高”或“降低”),ΔH_____0(填“>”或“<”)。
(3)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=-l59.5 kJ· mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH= +116.5 kJ· mol-1
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ· mol-1
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式_____________________。
(4)科学家利用原电池原理,在酸性介质中将NO2转化为HNO3,则该转化的负极反应式为:_________________________________。