题目内容
实验室制备氨基甲酸铵(NH2COONH4)的反应如下:2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s),该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵,若有水存在则生成碳酸铵或碳酸氢铵。
(1)该反应在一定条件下能够自发进行,则反应的ΔH 0。(填大于、小于或等于)
(2)写出生成碳酸氢铵的化学方程式 。
(3)按下图装置进行如下实验:
步骤1:检查装置气密性。
步骤2:在相应仪器中装入药品,其中在三颈烧瓶中加入足量的氢氧化钠固体,恒压滴液漏斗中装入浓氨水。
步骤3:滴加浓氨水并搅拌,调节反应速率,在反应器中得到产品
……
①干燥管中盛放的药品是 。
②对比碳酸盐和酸反应制CO2,该实验利用干冰升华产生CO2气体的优点有 。
③以恒压滴液漏斗代替分液漏斗的目的是 。
④反应后期随着CO2气流减慢,导致反应物比例不当,可采取的相应措施是 。
(4)有同学认为该实验装置存在安全问题,请问可能面临的安全问题是 。
(1)小于(2分)
(2)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3(2分)
(3)①固体氢氧化钠或碱石灰(2分)
②不需要干燥;提供低温环境,提高转化率(2分 答对任意一点就给分)
③使氨水顺利滴下(2分) ④调节恒压滴液漏斗旋塞,减慢氨水滴加速度(2分)
(4)产品易堵塞导管,稀硫酸会倒吸(2分)
解析试题分析:(1)根据方程式2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)可知,该反应是熵值减小的可逆反应。如果该反应在一定条件下能够自发进行,则根据△G=△H-T·△S可知,该的焓变ΔH一定小于0。
(2)有水参加,则生成碳酸氢铵,因此反应的化学方程式为NH3+CO2+H2O=NH4HCO3。
(3)①由于制备氨基甲酸铵的原料氨气必须是干燥的,以防止副反应的发生,因此生成的氨气必须进行干燥。因为氨气是碱性气体,所以干燥氨气应该用固体氢氧化钠或碱石灰。
②碳酸盐和酸反应制CO2,则生成的CO2必须进行净化和干燥处理,而直接利用干冰制备CO2,不需要干燥;又因为该反应是放热反应,提供低温环境,可以提高转化率。
③恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强,使氨水顺利滴下。
④反应后期随着CO2气流减慢,导致反应物比例不当,此时可以通过调节恒压滴液漏斗旋塞,减慢氨水滴加速度加以控制。
(4)由于氨基甲酸铵是固体,所以产品易堵塞导管。又因为氨气极易溶于水,直接插入稀硫酸中吸收氨气,容易使稀硫酸倒吸。
考点:考查物质制备实验方案设计与评价
硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可做有机溶剂。制备硝基苯的过程如下:①配制混酸:组装如下图反应装置。
取100 mL烧杯,用20 mL浓硫酸与浓硝酸18 mL配制混和酸,加入漏斗中。把18 mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混和均匀。
③在50-60℃下发生反应,直至反应结束。
④除去混和酸后,粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知(1)
(2)可能用到的有关数据列表如下
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度(20 ℃) / g·cm-3 | 溶解性 |
苯 | 5.5 | 80 | 0.88 | 微溶于水 |
硝基苯 | 5.7 | 210.9 | 1.205 | 难溶于水 |
1,3-二硝基苯 | 89 | 301 | 1.57 | 微溶于水 |
浓硝酸 | 83 | 1.4 | 易溶于水 | |
浓硫酸 | 338 | 1.84 | 易溶于水 |
请回答下列问题:
(1)配置混酸应先在烧杯中先加入 。
(2)恒压滴液漏斗的优点是 。
(3)实验装置中长玻璃管可用 代替(填仪器名称)。
(4)反应结束后产品在液体的 层(填“上”或者“下”),分离混酸和产品的操作方法为 。
(5)用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时,怎样验证液体已洗净? 。
(6)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入 除去水,然后蒸馏,
工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 5.4 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 | 8.0 |
(1)在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是 。
(2)在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为 ,便于调节溶液的pH使铁元素转化为氢氧化物沉淀除去。为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为 ~ 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是静置片刻,取少量上层清液,滴加 溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全。
(3)加入Zn粉的作用是除去溶液中的 。
电镀厂曾采用有氰电镀工艺,由于排放的废水中含有的剧毒CN-离子,而逐渐被无氰电镀工艺替代。处理有氰电镀的废水时,可在催化剂TiO2作用下,先用NaClO将CN-离子氧化成OCN-,再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N2和CO2。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验,以证明处理方法的有效性,并测定CN-被处理的百分率。将浓缩后含CN-离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL(其中CN-的浓度为0.05mol·L-1)倒入甲中,塞上橡皮塞,一段时间后,打开橡皮塞和活塞,使溶液全部放入乙中,关闭活塞。回答下列问题:
(1)乙中反应的离子方程式为 。
(2)乙中生成的气体除N2和CO2外,还有副产物HCl及Cl2等,上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN-的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是___________(填字母)
A.饱和食盐水 | B.饱和NaHCO3溶液 | C.浓NaOH溶液 | D.浓硫酸 |
装有碱石灰的干燥管的作用是 。
(4)戊中盛有含Ca(OH)2 0.02mol的石灰水,若实验中戊中共生成0.82 g沉淀,则该实验中测得CN-被处理的百分率等于 。若该测得值与实际处理的百分率相比偏低,请简要说明可能的任意一个原因 。
(5)请提出一个能提高准确度的建议(要有可操作性,不宜使操作变得过于复杂) 。