题目内容

(18分)

Ⅰ. 氨是一种重要的化工原料,某学习小组欲制取氨气并探究其性质。

请回答:

(1)实验室制取氨气的化学方程式是                         

(2)① 如图是进行氨气喷泉实验的装置,引发喷泉的操作步骤是                  

 

② 氨气使烧杯中溶液由无色变为红色,其原因是(用电离方程式表示)            

(3)该小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物。

① 实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染。请写出氨气与CuO反应的化学方程式                     。  

② 碱石灰的作用是                                                          。 

③ 整套装置在方框处应添加一种装置后,此实验设计才较完善,请在方框中补画出E装置图(要求注明装置中所加试剂名称)。

Ⅱ. 3.2g Cu与30mL,8mol/L过量HNO3反应,硝酸的还原产物为NO,NO2反应后溶液中所含H+为a mol,则:①此时溶液中所含的NO3-                   mol。

②所生成的NO在标准状况下体积为            L。(以上结果均用含a的代数式表示)

Ⅲ. 某黑色固体甲可能含有氧化铜、硫化铜、硫化亚铜,以及被掩蔽的氧化亚铜。

查阅资料知道:①氧化亚铜在酸性环境下会发生自身氧化还原反应生成Cu2+和铜单质,在氧气流中煅烧,可以转化为氧化铜。②硫化铜和硫化亚铜常温下都不溶于稀盐酸。在氧气流中煅烧,硫化铜和硫化亚铜都转化为氧化铜和二氧化硫。为了研究甲的成分,该小组同学在收集到足够量的固体甲后,进行了如图所示的实验:

(1)③中在煅烧过程中一定发生的反应的化学方程式为                         

(2)关于固体甲的成分的判断中,下列说法正确的是                   

A.固体甲中,CuS和Cu2S不能同时存在;

B.固体甲中,CuO和Cu2O至少有一种; 

C.固体甲中若没有Cu2O,则一定有Cu2S;

D.固体甲中若存在Cu2O,也可能有Cu2S。

 

【答案】

Ⅰ.(1)2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑+2H2O

(2)①轻轻挤压滴管,使少量水加入烧瓶,然后打开止水夹K。  

②NH3 + H2ONH3·H2ONH4+ + OH     

(3)① 3CuO + 2NH33Cu + N2 + 3H2O   

② 吸收氨气中有的水蒸气,防止干扰产物水的测定。 

③ 如图所示:(合理即给分)。

最好是下层CCl4上层H2O,导管通到CCl4中 

Ⅱ. ①(a+0.1)mol   ② 11.2(a-0.04) L

Ⅲ(1)CuS+3O2 2SO2+2CuO (条件:高温或煅烧都可)

(2) BCD 

【解析】

试题分析:I. (1)实验室用加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨气,反应方程式为2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑+2H2O。

(2)①要产生喷泉现象,可使烧瓶中压强减小。挤压胶头滴管,使少量水进入烧瓶,氨气极易溶于水,使烧瓶中压强减小,然后打开止水夹K,即可看到喷泉现象。

②氨气溶于水形成氨水,氨水显碱性,能使酚酞试液变红,原理为NH3 + H2O  NH3·H2O  NH4+ + OH

(3)①黑色氧化铜变为红色,红色固体为Cu,白色无水硫酸铜变为蓝色,说明生成了H2O,反应中CuO作氧化剂,NH3作还原剂,N化合价升高,所以生成的无色气体为N2。反应方程式为3CuO + 2NH33Cu + N2 + 3H2O。

②碱石灰作用是干燥氨气,防止干扰水的检验。

③本实验尾气中含有NH3,NH3排放到空气中会污染环境,所以应将其除去,考虑到NH3在水中溶解度很大,所以不能把氨气直接通入水中,应采用防倒吸装置。

II. ①Cu与过量稀硝酸反应后溶液中溶质有硝酸铜和过量的硝酸,根据电荷守恒n(H+)+2n(Cu2+)=n(NO3),其中n(Cu2+)=n(Cu)=0.05mol,n(NO3)=(a+0.1)mol。

②设生成NO和NO2物质的量分别为xmol、ymol。由得失电子相等得:3x+y=2n(Cu),由N守恒得:x+y+(a+0.1)mol=0.03×8mol。解得x=(0.5a-0.02)mol

III.固体甲加入稀盐酸后,得到蓝色溶液,说明固体甲的成分中CuO和Cu2O至少有一种。滤渣可能为Cu、CuS、Cu2S,考察反应方程式:2Cu + O2 2 CuO(固体质量增加);Cu2S+2O2 2CuO+2SO2 (固体质量不变);2CuS+3O22CuO+2SO2 (固体质量减小)。题中固体乙生成固体丙质量减小,说明固体乙中一定有CuS【③中在煅烧过程中一定发生的反应的化学方程式为2CuS+3O22CuO+2SO2 】。若2g乙全是CuS,则生成CuO1.67g,而题中固体乙为1.84g,说明固体乙中除了CuS,还有其他物质。

固体乙可能的情况有:①CuS+CuO;②CuS+Cu2S;③CuS+CuO+Cu2S。

所以固体甲中一定有CuS,固体甲中若有Cu2O,Cu2S可有可无;若无Cu2O,则一定有Cu2S。

由以上分析可知,对于固体甲的成分的判断,正确的是B、C、D。

考点:化学实验    化学计算

点评:本题拓展了教材中的典型实验,测重基本实验操作能力考查。化学计算注重解题技巧,尤其是最后一题考查思维的深刻性和灵活性。

 

练习册系列答案
相关题目
氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)传统哈伯法合成氨工艺中,N2+3H2
催化剂
高温
 2NH3△H<0
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
.升高温度,K值
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3 )
压强(Mpa)
氨的平衡含(%)
温度(摄氏度)
0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
表中数据,
200
200
100
100
MPa时H2的转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低

③下列关于合成氨说法正确是
C
C

A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O.写出负极电极反应式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
,你认为电解质溶液应显
性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),其原因是
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
(2010?顺义区一模)氨是一种重要的化工原料,某学习小组欲制取氨气并探究其性质.请回答:
(1)实验室制取氨气的化学方程式是
2NH4Cl+Ca(OH)2
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O
2NH4Cl+Ca(OH)2
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O

(2)①如图(1)是进行氨气喷泉实验的装置,引发喷泉的操作步骤是
轻轻挤压滴管,使少量水加入烧瓶,然后打开止水夹K
轻轻挤压滴管,使少量水加入烧瓶,然后打开止水夹K

②氨气使烧杯中溶液由无色变为红色,其原因是
NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-
NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-
(用电离方程式表示).
(3)该小组同学设计了如图(2)所示的实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物.

①实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染.请写出氨气与CuO反应的化学方程式
3CuO+2NH3
  △  
.
 
3Cu+N2+3H2O
3CuO+2NH3
  △  
.
 
3Cu+N2+3H2O

②碱石灰的作用是
吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定
吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定

③该装置存在明显缺陷,请指出存在的问题并提出改进意见
此装置无有尾气吸收装置,NH3排入大气,污染环境;连接一个吸收氨气装置如图所示:
此装置无有尾气吸收装置,NH3排入大气,污染环境;连接一个吸收氨气装置如图所示:

(4)有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O.已知:Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差(Cu+ 
H+
 Cu+Cu2+).请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O.
取少许样品,加入稀H2SO4,若溶液出现蓝色,说明红色物质中含有Cu2O反之则没有
取少许样品,加入稀H2SO4,若溶液出现蓝色,说明红色物质中含有Cu2O反之则没有

(5)工业废气中的氮氧化物是主要的大气污染物之一.为了治理污染,工业上常用氨气与之发生反应:NOx+NH3→N2+H2O,使其转化为无毒的N2.现有NO2和NO的混合气体3.0L,跟3.4L(同温同压下)NH3反应,恰好使其全部转化为氮气,则原混合气体中,NO2与NO的体积比是
7:3
7:3
氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业及制造硝酸的原料.为探究氨气的性质,某研究性学习小组做了以下实验:
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(1)实验室用A图所示实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物来制取氨气.
①实验室制取氨气的化学方程式为
 

②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气,你认为装置中U型管的作用是
 

(2)在实验中发现E装置中的固体由黑色变为红色,可推测氨气具有
 
性.
(3)某同学查阅资料发现Cu2O粉末也呈红色,因此推测上述红色固体中可能还含有Cu2O.已知:①Cu2O是碱性氧化物,在酸性溶液中Cu+不稳定,易转化为Cu和Cu2+
②在空气中高温灼烧时:Cu2O稳定、不分解,而CuO将分解生成Cu2O和O2
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液及pH试纸,而没有其他试剂,请用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu2O.(简述操作方法、现象和结论)
(4)现有一份一定质量Cu和Cu2O混合物,向其中加入0.4L 3.0mol/L稀硝酸,混合物完全溶解,同时生成4.48L NO(标准状况),向所得溶液中加入一定体积1.0mol/L NaOH溶液恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀经洗涤、充分灼烧可得32.0g固体.下列有关说法正确的是【已知:3Cu2O+14HNO3(稀)═6Cu(NO32+2NO↑+7H2O】
 

A.加入NaOH溶液的体积为1.2L
B.Cu和Cu2O混合物质量为27.2g
C.混合物完全溶解后溶液中n(H+)=0.3mol
D.将等质量混合物完全还原至少需标准状况下H21.12L.

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