题目内容

【题目】某校学生课外活动小组的同学设计下图所示实验装置,用来验证一氧化碳具有还原性,回答下列问题:

(1)写出装置A中所发生反应的离子方程式:__________。

(2)装置B中最适宜的试剂是_________________。

(3)若实验中没有装置C,使装置B与装置D直接相连,会对实验造成的影响是_______。

(4)根据实验中的___________________现象,可证明CO具有还原性。

(5)若要根据装置F中澄清石灰水变浑浊的现象确认一氧化碳具有还原性,应在上图装置________与______之间连接下图中的________装置(填序号)。

【答案】CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑ 饱和碳酸氢钠溶液 没有除去气体中的水蒸气,高温下水蒸气与炭反应生成H2和CO,H2也能还原CuO,影响实验结果 E装置中黑色CuO变成红色 D E ②

【解析】

在装置A中盐酸和石灰石反应生成二氧化碳,反应产生的二氧化碳气体通过盛有的NaHCO3饱和溶液装置B中可以除去其中混有的杂质HCl气体,气体再通过C装置中的浓硫酸干燥得到纯净CO2。在D中高温条件下,C和CO2反应生成CO;CO能还原CuO产生单质Cu和CO2,使固体由黑色变为红色,CO2能够使澄清石灰水变浑浊。在C和CO2反应的反应中,CO2不可能完全转化为CO,所以从D装置出来的气体中含有CO2,为防止未反应的CO2的干扰,应先把原来的CO2除去。

(1)装置A中,盐酸和石灰石反应生成二氧化碳、氯化钙和水,其反应离子方程式为:CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑;

(2)实验室用盐酸和石灰石制取CO2,该反应是放热反应,反应放出的热量导致盐酸中的HCl挥发,因此制取的CO2中含有杂质HCl气体,为除去HCl气体,同时不减少CO2气体,选取的试剂应能除去氯化氢气体且不和二氧化碳反应,一般常用饱和的NaHCO3溶液;

(3)装置C的作用是干燥CO2气体,若没有该装置,CO2中的水蒸气高温下也可以与C反应生成H2和CO,H2也能还原CuO,无法检验CO具有还原性;

(4)在高温条件下,在装置D中CO2和C反应生成CO,所以D装置中的黑色固体是炭,反应方程式为CO2+C2CO,一氧化碳具有还原性,在装置E中发生反应:CO+CuOCu+CO2,所以CO能还原黑色的氧化铜,使其变为红色的铜单质,因此E装置中黑色CuO变成红色,就证明了CO的还原性;

(5)在高温条件下,C和CO2反应产生CO,CO2不可能完全转化为CO,所以由D装置出来的气体中含有CO2,为防止未反应的CO2的干扰,应先把D出来的CO2除去,再将CO气体通过E装置。所以在D、E之间增加一个 除去CO2的装置,由于CO2是酸性氧化物,所以用碱性固体物质除去,合适的装置是②。

练习册系列答案
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(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206.1kJ·mol-1

②2H2(g)+CO(g)CH3OH(1) △H2=-128.3kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3=-483.6kJ·mol-1

25℃时,在合适的催化剂作用下,采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为______________________。

(2)向某密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应,请解释其原因______________________。

②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应在5min时达到平衡点X,则0-5min内,用CO表示该反应平均速率为___________;该温度下,反应的平衡常数为___________(保留3位有效数字)。

(3)工业上用CO和H2制取甲醇反应方程式为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。对于该合成反应,若通入的CO的物质的量一定,如图为4种投料比[n(CO)︰n(H2)分别为5︰7、10︰17、5︰9、1︰2]时,反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。

①曲线b对应的投料比是___________

②当反应在曲线a、b、c对应的投料比下达到相同的平衡转化率时,对应的反应温度和投料比的关系是___________。

③投料比为10︰17反应温度为T1时,平衡混合气体中CO的物质的量分数为___________。

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(1)NH3的电子式是_________。

(2)NH4NO3溶液中的离子浓度由大到小顺序是_________。

(3)①已知:SO2生成SO3总反应方程式是

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ/mol

此反应可通过如下两步完成:

2NO(g)+O2 (g ) 2NO2(g) ΔH1=-113 kJ/mol

NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH2=_________。

② 一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol,5min达到平衡,此时容器中NO2和NO的浓度之比为1∶3,则NO2的平衡转化率是_________。

(4)利用NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。

① 制备少量NaClO2,其装置如下图所示:

装置I控制温度在35~55℃,通入SO2将NaClO3还原为ClO2(沸点:11℃),反应的离子方程式是_____________________________________________,

装置Ⅱ中反应生成NaClO2,此反应中作为氧化剂的是_______________,反应后溶液中阴离子除了ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外还可能含有的一种阴离子是_______________。

② 用制得的NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂同时对NO、SO2进行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在温度一定时,n(H2O2)/n(NaClO2)、溶液pH对脱硫脱硝的影响如下图所示:

从上图中可知脱硫脱硝最佳条件是_________。图 中SO2的去除率随pH的增大而增大,而NO 的去除率在pH>5.5时反而减小,请解释NO去除率减小的可能原因是______________________________。

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