题目内容

能源“非石油化”是战略目标,发展以CH4、CO2等原料的 “C1化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有H2S等有毒气体,下图为天然气合成氨(NH3)的工艺流程:

(1)合成氨的原料之一为氮气,该流程中为合成氨提供氮气的物质是                  。
(2)①处加入Fe2O3·H2O的目的是                   。
(3)②处CH4与H2O(气)反应生成CO2、H2,反应的化学方程式是(反应条件略去)                 。
(4)③处一般加入K2CO3溶液以吸收CO2 ,K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾(KHCO3),该反应的化学方程式是                               。
(5)该流程中参与循环的物质是      。
(1)空气  (2)除去硫化氢(H2S)  (3)CH4+2H2O = CO2+4H2
(4)K2CO3+CO2+ H2O =2KHCO3     (5)Fe2O3·H2O

试题分析:(1)根据图示分析,在②处加入了空气,再结合空气的成分分析,空气中有大量的氮气,所以该流程中为合成氨提供氮气的物质是空气;
(2)根据图示分析,天然气中含有的H2S气体是有毒的气体,不能排放到大气中,故通过加入Fe2O3?H2O可反应生成硫化亚铁,而除去H2S;
(3)根据题意②处CH4与H2O(气)反应生成CO2和H2,故反应的化学方程式为CH4+2H2O= CO2+4H2。
(4)根据题意K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾(KHCO3),结合质量守恒定律中的元素守恒可知,反应中应该有水的参加,故反应的化学方程式为K2CO3+CO2+ H2O=2KHCO3。
(5)根据图示分析,在该流程中加入了Fe2O3?H2O,最后又生成了Fe2O3?H2O,所以,该流程中参与循环的物质是Fe2O3?H2O。
点评:对于探究型实验探究,要熟悉实验探究的环节和方法,精心设计实验方案,将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此,进行细心地探究实验和观察现象,再通过分析实验现象,推断、总结出该物质的性质或变化规律等。
练习册系列答案
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CaCO3广泛存在于自然界,是一种重要的化工原料。某种大理石除主要成分为CaCO3外,还有少量的硫化物。小平和小明同学用这种大理石和稀盐酸反应,分别开展以下探究,请你参与探究并回答相关问题。
【查阅资料】资料一:在常温下,测得浓度均为a%的下列六种溶液的pH大小情况:

表中pH大小情况揭示出复分解反应的一条规律,即较强酸发生类似反应可以生成较弱酸。下列反应均能发生,其中不符合该规律的是         (填字母)

资料二:CuS是黑褐色无定形粉末或粒状物,不溶于浓盐酸,不溶于水和硫化钠溶液。
【实验探究】小平同学为了得到纯净的二氧化碳,设计了如下装置,请你分析:


图2
【制取CO2】利用图1、与图2干燥装置制得纯净干燥的CO2。
(1)仪器a的名称是           ,仪器b的名称是           。
装置甲中主要反应的化学方程式为                               。
(2)装置丙盛有足量的饱和NaHCO3溶液,目的是除去                  。
装置丙中主要反应的化学方程式为                               。
装置乙中盛有的物质是            溶液。现象:                。
(3)利用图2干燥装置干燥气体,常见干燥剂有①浓硫酸②无水氯化钙③碱石灰④生石灰,若选用A装置,则A装置中放入药品       (选择序号);
若选用B装置,则B装置中放入药品       (选择序号)。
(4)小明同学为了计算这种大理石中含碳酸钙质量分数,进行了如下定量实验:

小明同学通过分析计算,得出结论:该实验中生成的二氧化碳的质量是4.4g。大理石样品纯度为83.3%。请你评价他的结论是否正确   __,并简述理由____               _____。
为研究锌和铝的金属活动性,某研究小组进行了如下探究。
(1)小明设计的实验方案:向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式                                         。
(2)小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中,发现前者比后者反应快,原因是     
                                                                                                        。
(3)小芳在(2)实验中,还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。
【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么?
【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色;AlCl3为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体,易溶于水和乙醇。
【提出合理假设】假设a:该灰黑色沉淀可能含有                         ;
假设b:该灰黑色沉淀可能含有AlCl3;
假设c:该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。
【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。
实验编号
实验操作
实验现象
①
加入适量稀盐酸
有微量气泡,固体全部溶解,得到澄清溶液
②
加入适量蒸馏水
固体部分溶解
③
加入适量无水乙醇
固体部分溶解
【得出结论】由实验①可判断假设c            (填“成立”或“不成立”),再集合②和③可得出该灰黑色沉淀的成分是                                   。
(4)你认为①中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱?              (填“能”或“不能”),分别从设计方法和操作可行性的角度,具体说明理由                   
                                                                           。
过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体。在一次科技活动中,某化学兴趣小组的同学将包有Na2O2固体的棉花放入了如图1的实验装置中,当倾倒二氧化碳时,发现了                             现象;同时也惊奇地发现棉花团燃烧了起来。


【提出问题】棉花团为什么会燃烧起来呢?
【查阅资料】
(1)在常温下Na2O2能和CO2反应生成一种气体和碱性物质。
(2)在常温下Na2O2能和水发生反应: 2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑
(3)无水硫酸铜为白色固体,吸水后变为蓝色。
【设计实验】经过讨论后,小组同学设计了如图2的实验进行探究。
【实验步骤】
①检查整套装置的气密性;
②把相关的试剂放入对应的仪器内(D装置的U型管内放有足量的Na2O2固体,烧杯内盛有饱和的澄清石灰水),并按图2组装整套实验仪器;
③用力推动针筒的活塞,把稀盐酸注入试管内;
④一段时间后,在P处放置一根带火星的小木条,观察现象。
注:整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。

【实验现象】
①无水硫酸铜                  ;②带火星的小木条复燃;③                    。
【实验分析】
(1)“小木条复燃”说明Na2O2和CO2反应生成了          ;实验现象③说明该反应放出了热量;同时棉花团是可燃物,棉花团因为同时满足燃烧所需的三个条件,所以燃烧起来了。
(2)请你写出Na2O2和CO2反应的化学方程式                                               
【拓展提高】
同学们在实验室发现一瓶放置了较长时间的过氧化钠粉末,已知发生了部分变质,同学们取3.00g变质粉末决定探究其中的成分及其质量。
【提出问题】变质的过氧化钠粉末中有哪些成分,它们的质量是多少?
【猜想与假设】(1)粉末成分是Na2O2和NaOH的混合物
(2)粉末成分是________________________的混合物
(3)粉末成分是Na2O2、NaOH 和Na2CO3的混合物……
【设计实施方案】
实验步骤
实验现象
①取15 g变质粉末于一支大试管内,加入适量的水,共收集到1.6g气体,然后用带火星木条检验生成的气体。
固体完全溶解,有气泡产生,带火星的小木条复燃
②继续向上述试管中加入足量的石灰水,充分反应。
有白色沉淀生成
③将②中物质过滤,得到滤渣,将其洗涤、干燥并称量,得固体5g。
 
 
【解释与结论】同学们经过认真计算分析,确定了粉末中含有的成分及质量
计算过程:
【反思与评价】
(1)实验室在保存过氧化钠时应注意密封保存。
(2)有同学提出把第②步实验中足量的石灰水改为足量氯化钙溶液,至沉淀不再生成时过滤,向滤液中滴加无色酚酞试液,若液体变红,则证明原粉末中有NaOH。你认为该方案是否合理并说明理由                                               

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