题目内容
【题目】工业上常利用CO还原CuO的方法制备单质铜,某化学实验小组利用如图装置在实验室中模拟CO还原CuO的反应。
请回答下列问题:
(1)在装置A的试管中放入8.4gMgCO3和6.5gZn粉,点燃A处酒精灯,加热后即可得到纯净的CO,反应的化学方程式为__。
(2)装置B中盛放分散于石棉绒中的CuO的玻璃仪器的名称为__,将CuO附在石棉绒上的目的为__。
(3)首先点燃A处和E处的酒精灯,一段时间后发现装置D处倒置于水中的漏斗轻轻向上弹起又落下,同时伴有爆鸣声,产生该实验现象的原因为___。
(4)待D处倒置于水中的漏斗稳定后,点燃B处酒精灯,加热,当观察到装置C中__(填实验现象),可证明装置B中有CO2生成。
(5)实验时观察到从E处玻璃管尖嘴处点燃的CO的火焰颜色呈黄色,火焰呈黄色的原因是__。
(6)反应结束后,装置B中还原得到的Cu中含有少量的Cu2O,为测定反应生成的混合物中铜元素的质量分数,设计如下实验方案:取mg反应生成的混合物,加入稀硫酸和双氧水的混合液使固体全部溶解,微热,除去过量的过氧化氢,稀释成100mL溶液。取25mL该溶液,加入稍过量的KI溶液,再加入几滴淀粉溶液作指示剂,用cmol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液的体积为VmL。
已知:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2;I2+2S2O=S4O+2I-。
①达到滴定终点的现象为__。
②反应生成的混合物中铜元素的质量分数为__(用含m、c、V的代数式表示)。
【答案】MgCO3+ZnMgO+ZnO+CO↑ 硬质玻璃管 增大CuO与CO的接触面积 漏斗内刚开始收集到的是CO和空气的混合物,点燃后会产生轻微爆炸,使漏斗向上弹起,同时伴有爆鸣声 澄清石灰水变浑浊 玻璃的成分中含有Na2SiO3,钠元素发生焰色反应使CO燃烧的火焰呈黄色 滴入最后一滴标准溶液,溶液由蓝色变成无色,且半分钟内不变色 %
【解析】
A中MgCO3和Zn粉反应生成CO,B中CuO和CO反应生成铜和二氧化碳,C中澄清石灰水检验二氧化碳,用D、E检验CO纯度后再点燃B处酒精灯,E处用酒精灯点燃CO,尾气处理。
(1)在装置A的试管中放入0.1mol MgCO3和0.1mol Zn粉,点燃A处酒精灯,加热后即可得到纯净的CO,根据元素守恒,MgCO3和Zn反应生成氧化镁、氧化锌、CO,反应的化学方程式为MgCO3+ZnMgO+ZnO+CO↑;
(2)装置B中盛放分散于石棉绒中的CuO的玻璃仪器的名称为硬质玻璃管,将CuO附在石棉绒上的目的为增大CuO与CO的接触面积;
(3)CO是可燃性气体,与空气混合后点燃易爆炸,漏斗内刚开始收集到的是CO和空气的混合物,点燃后会产生轻微爆炸,使漏斗向上弹起,同时伴有爆鸣声;
(4)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,当观察到装置C中澄清石灰水变浑浊,可证明装置B中有CO2生成;
(5) 玻璃的成分中含有Na2SiO3,钠元素发生焰色反应使CO燃烧的火焰呈黄色,所以实验时观察到从E处玻璃管尖嘴处点燃的CO的火焰颜色呈黄色;
(6)①达到滴定终点时,碘单质被完全消耗,现象为滴入最后一滴标准溶液,溶液由蓝色变成无色,且半分钟内不变色;
②根据2Cu2++4I-=2CuI↓+I2;I2+2S2O=S4O+2I-,得关系式Cu2+S2O,达到滴定终点消耗cmol·L-1Na2S2O3标准溶液的体积为VmL,则Cu元素的物质的量是cmol·L-1×V×10-3L×=4cV×10-3mol,反应生成的混合物中铜元素的质量分数为%。
【题目】氢气是一种清洁能源。制氢和储氢作为氢能利用的关键技术,是当前科学家主要关注的热点问题。(1)用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示:
①甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是________________。
②第Ⅱ步反应为可逆反应。800℃时,若CO的起始浓度为2.0 mol·L-1,水蒸气的起始浓度为3.0 mol·L-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2 mol·L-1,则CO的平衡转化率为__________。
(2)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B元素的化合价不变,该反应的化学方程式为___________________,反应消耗1mol NaBH4时转移的电子数目为_______。
(3)储氢还可借助有机物,如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。
在某温度下,向恒容容器中加入环已烷,其起始浓度为a mol·L-1,平衡时苯的浓度为b mol·L-1,该反应的平衡常数K=____________________(用含a、b的关系式表达)。
(4)一定条件下,如下图所示装置可实现有机物的电化学储氢(除目标产物外,近似认为无其它有机物生成)。
①实现有机物储氢的电极是________;
A.正极 | B.负极 | C.阴极 | D.阳极 |
其电极反应方程为:________________________。
②该储氢装置的电流效率η明显小于100%,其主要原因是相关电极除目标产物外,还有一种单质气体生成,这种气体是_________。由表中数据可知,此装置的电流效率η=______________。[η=(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数)×100%,计算结果保留小数点后1位]。
【题目】氮的化合物既是重要的工业原料,也是主要的大气污染来源,研究氮的化合物的反应具有重要意义。
(Ⅰ)消除氮氧化物有多种方法。
(1)NH3 催化还原法:原理如图所示
①若烟气中 c(NO2):c(NO)=1∶1,发生如图甲所示的脱氮反应时,反应过程中转移1.5mol电子时放出的热量为 113.8 kJ,则发生该脱氮反应的热化学方程式为___________。
②图乙是在一定时间内,使用不同催化剂 Mn 和 Cr 在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为_________;使用 Mn 作催化剂时,脱氮率 b~a 段呈现如图变化的可能原因是__________。
(2)直接电解吸收也是脱硝的一种方法。用6%的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸,再将吸收液导入电解槽电解,使之转化为硝酸。电解装置如右下图所示。阳极的电极反应式为__________。
(Ⅱ)氨是重要的化工原料,工业合成氨有重要现实意义。
(1)在773K时,分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中发生反应生成NH3,气体混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列能说明反应达到平衡状态的是____(选填字母)。
a.v正(N2)=3v逆(H2) b.体系压强不变
c.气体平均相对分子质量不变 d.气体密度不变
②在此温度下,若起始充入4.00mol N2和12.00mol H2,则反应刚达到平衡时,表示 c(H2)~t的曲线上相应的点为 ___(选填字母)。
(2)在373 K时,向体积为2L的恒容真空容器中充入0.40mol NO2,发生如下反应:2NO2(g)N2O4(g) H=-56.9kJmol-1,测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
φ(NO2) | 1.0 | 0.75 | 0.52 | 0.40 | 0.40 |
①计算0~20min时,v(N2O4)=____________。
②已知该反应v正(NO2)=k1c2(NO2),v逆(N2O4)=k2c(N2O4),其中k1、k2为速率常数,则373K时,=_________;改变温度至T1时,k1=k