题目内容

20．高氯酸铵可用于火箭推进剂，实验室可由NaClO3等原料制取（部分物质溶解度如图1），其实验流程如图2：

（1）氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为4NaClO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3NaClO4+NaCl．
（2）80℃时浸取液冷却至0℃过滤，滤渣的主要成分为：NaClO4（写化学式）．
（3）反应器中加入氯化铵饱和溶液发生反应的离子方程式为NH4++ClO4-=NH4ClO4．
（4）已知：2NH4ClO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2O2↑+Cl2↑+4H2O，现可提供下列试剂：
a．饱和食盐水   b．浓H2SO4    c．NaOH溶液     d．Mg      e．Cu     f．Fe
利用图3装置对高氯酸铵热分解产生的三种气体进行分别吸收或收集．
①E中收集到的气体可能是N2 （填化学式）．
②A、B、C中盛放的药品依次可以是Ⅱ（选填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）．
Ⅰ．a b dⅡ．c b eⅢ．b c f．

分析 氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠，80℃时浸取液冷却至0℃过滤得到滤渣的主要成分为NaClO4，反应器中加入氯化铵饱和溶液发生反应生成高氯酸按，过滤干燥得到NH4ClO4，
（1）根据题干信息：氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化，结合原子守恒来书写方程式；
（2）根据温度和物质的溶解度的关系知道：高氯酸钠的溶解度受温度影响大，但是氯化钠的溶解度受温度影响不大，NaClO4的溶解度受温度影响很大，NaCl溶解度受温度影响不大；
（3）向高氯酸钠中加入氯化铵，沉淀向着更难溶的物质转化，根据物质的溶解情况，可以知道会析出高氯酸铵；
（4）①根据氯气能被NaOH吸收，水可以被浓硫酸吸收，氧气可以被热的Cu吸收，氮气可以用排水法收集回答；
②根据气体的检验顺序来回答，氯气能被NaOH吸收，水可以被浓硫酸吸收，氧气可以被热的Cu吸收，氮气可以用排水法收集，氢氧化钠中有水，先是吸收氯气，再是将水吸收，最后吸水的是氧气．

解答 解：据氧化还原反应原理和信息，氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠，可由图知，NaClO4的溶解度受温度影响很大，NaCl溶解度受温度影响不大，80℃时浸取液冷却至0℃过滤，高氯酸钠的溶解度迅速降低，析出晶体，高氯酸钠中加入氯化铵饱和溶液，反应向着更难溶的物质转化，根据物质的溶解情况，可以知道会析出高氯酸铵，过滤洗涤干燥就可以得到高氯酸铵的固体．
（1）根据氧化还原反应原理和信息，氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠，得到方程式为4NaClO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3NaClO4+NaCl，
故答案为：4NaClO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3NaClO4+NaCl；
（2）可由图知，NaClO4的溶解度受温度影响很大，NaCl溶解度受温度影响不大，80℃时浸取液冷却至0℃过滤，高氯酸钠的溶解度迅速降低，析出晶体，但是氯化钠的溶解度受温度的影响不大，不会析出晶体，
故答案为：NaClO4．
（3）反应器高氯酸钠中加入氯化铵饱和溶液，反应向着更难溶的物质转化，根据物质的溶解情况，可以知道会析出高氯酸铵，即发生反应的离子方
程式为NH4++ClO4-=NH4ClO4，
故答案为：NH4++ClO4-=NH4ClO4；
（4）氯气能被NaOH吸收，水可以被浓硫酸吸收，氧气可以被热的Cu吸收，氮气可以用排水法收集，氢氧化钠中有水，先是吸收氯气，再是将水吸收，最后吸水的是氧气，所以A、B、C中盛放的药品依次可以是c．NaOH b．浓H2SO4 e．Cu，最后用排水法收集氮气，
①E中收集到的气体只能是氮气，
故答案为：N2；
②氯气能被NaOH吸收，水可以被浓硫酸吸收，氧气可以被热的Cu吸收，氮气可以用排水法收集，氢氧化钠中有水，先是吸收氯气，再是将水吸收，最后吸水的是氧气，所以A、B、C中盛放的药品依次可以是c．NaOH b．浓H2SO4 e．Cu，
故答案为：Ⅱ．

点评 本题是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，考查学生分析和解决问题的能力，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
18．（1）把20g NaOH溶解在90g水中，才能使得每10个水分子中有1个Na+，这时所得溶液的质量分数是0.182．
（2）中和含0.2mol HCl的稀盐酸，需NaOH物质的量为0.2mol，如改用KOH，则所需KOH的质量为11.2．
19．25℃时有pH=a的盐酸和pH=b的NaOH溶液，取VaL该盐酸，用VbL该NaOH恰好完全反应．（题中a≤6，b≥8）
（1）若a+b=14，则Va：Vb=1；
（2）若a+b=12，则Va：Vb=100：1；
（3）若a+b＜14，则Va：Vb＜1：1；
（4）若a+b=15，则Va：Vb=10：1；
（5）若a+b＞14，则Va：Vb＞1：1．
8．四氯化钛是无色液体，沸点为136℃．它极易水解，遇空气中水蒸气即产生“白烟”（TiCl4+H2O=TiOCl2+2HCl↑）．在650℃～850℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体．如图是实验室制备TiCl4的部分装置．

请回答：
（1）A装置中反应的化学方程式是：MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）B装置中试剂为浓硫酸，其作用是干燥氯气．
（3）C装置中的反应方程式为：TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;650-850℃\;}}{\;}$TiCl4+2CO．
（4）D装置中冷凝水的方向为a进b出，该装置的作用为冷凝回流四氯化钛．
（5）请指出此装置的缺陷和不妥之处：
编号装置缺陷和不妥之处
①

②

③
15．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等．某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵，并探究其分解反应平衡常数．反应的化学方程式：2NH3（g）+CO2（g） $?_{分解}^{制备}$NH2COONH4（s）．请按要求回答下列问题：
（1）请在图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如图2所示．生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中．

①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤（填操作名称）．
②图3中浓硫酸的作用是吸收未反应的氨气，防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解．
（3）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡．实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度（℃）15.020.025.030.035.0
平衡总压强（kPa）5.78.312.017.124.0
平衡气体总浓度（×10-3mol/L）2.43.44.86.89.4
①下列选项可以判断该分解反应达到平衡的是AC．
A．密闭容器内混合气体的压强不变
B．密闭容器内物质总质量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②该分解反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），25.0℃时分解平衡常数的值=1.6384×10-8．
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0℃下达到分解平衡．若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将增加（填“增加”，“减少”或“不变”）．
5．铝镁加（Almagate）是一种制酸药，其组成为Al2Mg6（OH）14（CO3）2•4H2O，实验室可通过下列实验制备铝镁加．
步骤1．称取63.5gMgSO4•7H2O（0.26mol），30.5gAl2（SO4）3•18H2O（0.046mol） 溶于400mL水中得到混合溶液A，另称取无水Na2CO352g溶于400mL水得到溶液B．
步骤2．将A、B两溶液同时等速滴加到盛有400mL90℃水的2L三颈烧瓶中，维持90℃，不断搅拌．
步骤3．抽滤，并用蒸馏水洗涤沉淀3～4次，100℃下干燥5h，得白色疏松固体24.3g．
（1）步骤2需缓慢滴加两种溶液并不断搅拌，其主要原因是使反应物充分接触，转化为指定产物．
（2）①步骤3抽滤时用到的硅酸盐质仪器有布氏漏斗、吸滤瓶．
②如何证明沉淀已洗涤干净取最后一次洗涤滤液滴入BaCl2溶液，若无白色沉淀说明已洗涤干净．
（3）本次实验所得产品产率为89.3%．
（4）铝镁加中和胃酸的离子方程式为Al2Mg6（OH）14（CO3）2•4H2O+18H+=2Al3++6Mg2++2CO2↑+20H2O．
12．乙酰水杨酸俗称阿司匹林（），是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药．乙酰水杨酸受热易分解，分解温度为128℃～135℃．实验室以水杨酸（邻羟基苯甲酸）与乙酸酐[（CH3CO）2O]为主要原料合成阿司匹林，其制备原理为：
制备基本操作流程如下：
醋酸酐+水杨酸$\stackrel{浓硫酸}{→}$$\stackrel{摇匀}{→}$$→_{加热}^{85℃-90℃}$$\stackrel{冷却}{→}$$→_{洗涤}^{减压过滤}$粗产品主要试剂和产品的物理常数如表：
名称相对分子质量熔点或沸点（℃）水
水杨酸138158（熔点）微溶
乙酸酐102139.4（沸点）反应
乙酰水杨酸180135（熔点）微溶
回答下列问题：
（1）合成阿司匹林时，最适合的加热方法是水浴加热．
（2）合成阿司匹林时，必须使用干燥的仪器，其原因是防止醋酸酐和水反应．
（3）减压过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤，其目的是除去醋酸酐、醋酸、硫酸，并降低乙酰水杨酸的损耗．
（4）用重结晶方法提纯粗产品的流程如下，加热回流装置如图．
         粗产品 $→_{沸石}^{乙酸乙酯}$$→_{回流}^{加热}$$\stackrel{趁热过滤}{→}$$→_{加压过滤}^{冷却}$$→_{干燥}^{洗涤}$乙酸水杨酸
①沸石的作用是防暴沸；
②冷凝水的流进方向是a（填“a”或“b”）；
③使用温度计的目的是便于调控加热温度，防止乙酰水杨酸分解．
（5）在实验中原料用量：2.0　g水杨酸、5.0　mL醋酸酐（ρ=1.08　g/cm3），最终称得产品质量为2.2　g，则所得乙酰水杨酸的产率为84.3%（精确到0.1）．
9．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，其反应原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0
回答下列问题：
（1）450℃时，往2L密闭容器中充人1molN2，和2.6molH2，反应过程中NH3的物质的量浓度随时间的变化情况如表所示：
时间/min51015202530
c（NH3）/（mol•L-1）0.080.140.180.200.200.20
①反应开始的5min内，生成NH3的平均反应速率为0.016mol/（L．min）；平衡时H2的转化率为23.1%；该反应的平衡常数为0.1．
②下列叙述中，能说明该合成氨反应已达到平衡的是BD（填字母代号）？
A．容器内的气体密度保持不变
B．容器内的气体压强保持不变
C．容器内N2、H2、NH3物质的量浓度之比为1：3：2
D．单位时间内消耗a molN2，同时生成3amolH2
③若再向平衡体系中充入l mol N2、2.5molH2、0.5mol NH3，平衡将正向移动（填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”）．
（2）由图表示反应速率与反应过程的关系，当反应达到平衡后不断改变条件（不改变N2、H2、NH3的量，每次只改变一种条件），其中t1时刻改变的条件是升高温度，表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t0～t1段
（3）一种合成氨的新方法为：在常压下，把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入570℃的电解池，让氢离子通过的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成氨，氢气转化率达到78%，该电解池阴极的电极反应式为N2+6H++6e-═2NH3．
（4）25℃时，pH=a的氨水与pH=b）的盐酸等体积混合，恰好完全反应，则该温度下原氨水电离的百分数可表示为A．
A.10（a+b-12）%    B.10（a+b-14）%     C.10（12-a-b）%   D.10（14-a-b）%
10．钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染．

请回答下列问题：
（1）Fe位于元素周期表中第四周期，第ⅤⅢ族．
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式2FeTiO3+6C+7Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl3+2TiCl4+6CO．
（3）制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2•x H2O，再经焙烧制得．水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：发生TiCl4+（2+x）H2O=TiO2•xH2O+4HCl，加入大量水并加热，HCl挥发，促使水解正向进行
（4）反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于1412℃即可．
TiCl4MgMgCl2Ti
熔点/℃-25.0648.87141667
沸点/℃136.4109014123287
（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+．滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH4Fe（SO4）2标准溶液V mL，则TiO2质量分数为$\frac{cVM}{10w}$%．（用代数式表示）
（6）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H25mol．

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