18.(10分)欲用浓硝酸法(测定反应后生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分数,但资料表明:①反应中除生成NO2气体外还会有少量的NO生成;②常温下NO2和N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。为完成测定并验证确有NO生成,有人设计如下实验装置。
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(1)实验开始前要先打开A部分的活塞K1,持续通一段时间的氮气再关闭K1,这样做的目的是__________________________。
(2)装置B瓶的作用是___________________________。
(3)A中的反应停止后,打开D中的活塞K2,并通入氧气,若反应确有NO产生,则D中应出现的现象是______________________;实验发现,通入氧气温度的高低对实验现象有较大影响,则为便于观察应通入___________________(填“冷”或“热”)的氧气。
(4)为减小测量误差,在A中反应完成和D中出现现象后,还应继续进行的操作是____
。
(5)实验测得下列数据:所用铜银合金质量:15.0g、浓硝酸:40mL13.5mol/L;实验后A中溶液体积:40mL、H+浓度1.0mol/L。若设反应中硝酸既无挥发也无分解,则:
①参加反应的硝酸的物质的量为_____________________;
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量,则为确定合金中铜的质量分数还需要测定的数据是_______________________。
(6)若实验只测定Cu的质量分数,不验证NO的产生,则在铜银合金与浓硝酸反应后,只需简单的实验操作就可以达到目的,请简述实验过程_________________
。
[解释]根据本题实验目的,实验必须注意以下几点:①排尽装置中的空气;②防止NO2与水反应生成NO;③实现实验中产生的NO2与NO气体分离,最后还应注意尾气吸收。
[答案]
(1)排尽装置中的空气(1分)
(2)干燥吸收水蒸气,防止NO2与水反应生成NO(1分)
(3)出现红棕色气体,(1分)热(1分)
(4)通入一定量N2使装置中残留的NO2全部转化为液态N2O4;NO 全部转化为NO2,最后被NaOH溶液吸收。(2分)
(5)①0.5mol (2分) ②C装置中烧瓶增重质量(1分)
(6)加入足量盐酸,过滤称量沉淀质量,就可求得Cu的质量。(1分)
三。本题包括三小题,共分
19 (10分)科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出组成N4H4(SO4)2的物质,经测定,该物质易溶于水,在水中以SO42-和N4H44+两种离子形式存在,植物的根系极易吸收N4H44+,但它遇到碱时,会生成一种形似白磷的N4分子,N4分子不能被植物吸收。 请回答下列问题: (1)N4和N2的关系正确的是___________(填序号);
A.同种单质 B.同位素 C.同分异构体 D.同素异形体
(2)N4H4(SO4)2__________(填“能”或“不能”)和草木灰混合施用;
(3)已知白磷、NH+4、N4H4+4的空间构型均为四面体,NH+4的结构式为
(→表示共用电子对由N原子单方面提供),白磷(P4)的结构式为
。
请画出N4H4+4的结构式_____________________________。
(4)已知液氨中存在着平衡2NH3
NH4++NH2-。科学家在液氨中加入氢氧化铯(CsOH)和特殊的吸水剂,使液氨中的NH4+生成N4分子,请写出液氨与氢氧化铯反应的化学方程式:_____________________________________________________。
(5)NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O NH
+OH-,试判断NH3溶于水后,形成的NH3·H2O的合理结构是
。(填a或b)
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[答案](每空2分)(1)D (2)不能
(3)
(4)8NH3+4CsOH=N4+4CsNH2+6H2↑+4H2O
(5 ) a
20(8分)(1)20世纪30年代,Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。图甲 是白磷(P4)和O2反应生成P4O10过程中能量变化示意图,请写出白磷(P4)和O2反应生成P4O10的热化学方程式:_________________
_____________(△H用含E1和E2的代数式表示,其中E1、E2均大于0)。
(2)白磷(图乙)是正四面体构型的分子,当与氧气作用形成P4O6时,相当于每两个磷原子之间插入一个氧原子(如图丙)。当形成P4O10时,相当于在P4O6的分子中每个磷原子又以双键结合一个氧原子(如图丁)。
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请在图丙的示意图中把磷原子用钢笔或铅笔把磷原子涂黑。
(3)进一步研究表明,化学反应的能量变化(△H)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单的理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量。下表是部分化学键的键能数据:
|
化学键 |
P-P |
P-O |
O=O |
P=O |
|
键能/kJ·mol-1 |
198 |
360 |
498 |
X |
已知白磷(P4)的燃烧热为2982 kJ·mol-1,白磷完全燃烧的产物结构如图丁所示,则上表中x=________________
(4)写出1molP4与O2反应生成固态P4O6的反应热△H=_____________。
20[答案].(1)P4(s) + 5O2(g) === P4O10(s); △h=-(E2-E1)kJ·mol-1(2分)
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(3)585(2分)
(4)发638kJ·mol-1(2分)
21(8分)下图是部分短周期元素的单质及其化合物的转化关系图(有关反应的条件及生成的H2O已略去),已知:(a)A、B、C、D是非金属单质,其中B、C、D在常温常压下是气体。(b)反应①、②是化工生产中的重要反应。(c)化合物E是形成酸雨的污染物之一,化合物K是常用的氮肥。(d)化合物L具有漂白性,可由Cl2与NaOH溶液反应而制得。(e)化合物J由两种元素组成,其相对分子质量为32。
请按要求填空:
(1)反应③的化学方程式 。
(2)C的结构式 ;H的化学式 。
(3)L的溶液与化合物E反应的离子方程式 。
(4)化合物J的化学式 。
[答案](1)2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 (2分)
(2)N≡N (1分) (NH4)2SO3或NH4HSO3 (1分)
(3)ClO-+SO2+2OH-=Cl++SO42-+H2O(2分)
(4)N2H4(2分)
四。本题包括两小题,共18分
22(5分).将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后得到a mL无色气体A,将此无色气体A与等体积氧气混合,再通过水充分吸收后,收集到5 mL无色气体B。
⑴A气体是 ,B气体是 。
⑵A气体的体积是 mL。
⑶V值的范围是 。
[答案](1) NO;O2 ⑵20mL (3)20<V <60
23(13分)已知: 4NH3十5O2 → 4NO+6H2O
4NO十3O2十2H2O→4HNO3
设空气中氧气的体积分数为0.20,氮气体积分数为0.80,请完成下列填空及计算
(1)amolNO完全转化为HNO3需要氧气_______ mol
(2)为使NH3恰好完全氧化为一氧化氮,氨-空气混合物中氨的体积分数为________(保留2位小数)。
(3)20.0moL的NH3用空气氧化,产生混合物的组成为:NO18.0mol、O212.0 mol、N2150.0 mol和一定量的硝酸,以及其它成分。(高温下NO和O2不反应)
计算氨转化为NO和HNO3的转化率。
(4) 20.0moL 的NH3和一定量空气充分反应后,再转化为HNO3
①在下图中画出HNO3的物质的量n(A)和空气的物质的量n(B)关系的理论曲线。
②写出当125≤n(B) ≤ 200时,n(A)和n(B)的关系式_________________________________。
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