题目内容

15．纳米碳酸钙有广泛的应用前景．用下图所示装置，在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2可制得纳米级碳酸钙．D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去．
I．可选用的药品有：a．石灰石  b．饱和氯化钙溶液  c.6mol•L-1盐酸d．氯化铵  e．氢氧化钙
（1）A中制备气体时，所需药品是（选填字母序号）ac，B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是除去二氧化碳中的氯化氢，E中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
（2）在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入气体的化学式为NH3．
（3）写出制纳米级碳酸钙的化学方程式CaCl2+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4Cl．
（4）试设计简单的实验方案，判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级将少量碳酸钙加水充分搅拌，用一束可见光照射，观察是否发生丁达尔现象，若有丁达尔现象则为纳米级，若没有丁达尔现象则不是纳米级．
II．经分析在上述氯化铵样品中含有杂质碳酸氢钠．为了测定氯化铵的质量分数，设计如下实验流程：

（5）所加试剂A的化学式为Ca（OH）2或Ba（OH）2，操作B为过滤．
（6）样品中氯化铵的质量分数的表达式为$\frac{{W}_{1}-\frac{84}{100}{W}_{2}}{{W}_{1}}$×100%或$\frac{{W}_{1}-\frac{84}{197}{W}_{2}}{{W}_{1}}$×100%．

分析 Ⅰ．（1）根据装置特点可知A为石灰石与盐酸反应制二氧化碳的发生装置，E为氨气的发生装置；由A制得的二氧化碳中含有氯化氢气体，装置B目的是除掉挥发出来的氯化氢；实验室制取氨气采用氯化铵和氢氧化钙加热制的生成氯化钙、氨气和水；
（2）根据二氧化碳和氨气的溶解性判断先通入的气体；
（3）由反应物和生成物根据元素守恒写出反应方程式；
（4）将少量碳酸钙加水充分搅拌，看是否有丁达尔效应；
Ⅱ．根据题目信息可知：碳酸氢钠能与氢氧化钡或氢氧化钙反应生成沉淀，根据沉淀的质量求出碳酸氢钠的质量，最后求出氯化铵的质量以及质量分数；
（5）A为氢氧化钡或氢氧化钙；不溶物和溶液分离用过滤的方法；
（6）根据沉淀的质量求出碳酸氢钠的质量，最后求出氯化铵的质量以及质量分数．

解答 解：Ⅰ．（1）装置A为碳酸钙与盐酸反应制二氧化碳，所需药品是石灰石和6mol/L盐酸，故选ac，饱和NaHCO3溶液可除掉挥发出来的氯化氢，实验室制取氨气采用氯化铵和氢氧化钙加热制的生成氯化钙、氨气和水，方程式为：2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O，
故答案为：ac；除去二氧化碳中的氯化氢；2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O；
（2）氨气极易溶于水，便于后来二氧化碳的吸收，所以应先通入氨气，
故答案为：NH3；
（3）氨气溶于水生成氨水，溶液呈碱性，二氧化碳是酸性气体，能和碱反应生成碳酸铵，碳酸铵和氯化钙发生复分解反应生成碳酸钙和氯化铵：CaCl2+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4Cl，
故答案为：CaCl2+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4Cl；
（4）将少量碳酸钙加水充分搅拌，看是否有丁达尔效应，若有丁达尔效应，则说明为纳米级，
故答案为：将少量碳酸钙加水充分搅拌，用一束可见光照射，观察是否发生丁达尔现象，若有丁达尔现象则为纳米级，若没有丁达尔现象则不是纳米级；
Ⅱ．根据题目信息可知：碳酸氢钠能与氢氧化钡或氢氧化钙反应生成沉淀，根据沉淀的质量求出碳酸氢钠的质量，最后求出氯化铵的质量以及质量分数；
（5）A为氢氧化钡或氢氧化钙，碳酸氢钠能与氢氧化钡或氢氧化钙反应生成沉淀来；不溶物和溶液分离用过滤的方法，
故答案为：Ca（OH）2或Ba（OH）2；过滤；
（6）若试剂为Ca（OH）2溶液，则：
   NaHCO3～Ca（OH）2 ～CaCO3
    84                100
   $\frac{84}{100}$W2              W2
所以氯化铵的质量为：W1-$\frac{84}{100}$W2，氯化铵的质量分数为：$\frac{{W}_{1}-\frac{84}{100}{W}_{2}}{{W}_{1}}$×100%，
同理，若试剂为Ba（OH）2溶液，氯化铵的质量分数为$\frac{{W}_{1}-\frac{84}{197}{W}_{2}}{{W}_{1}}$×100%，
故答案为：$\frac{{W}_{1}-\frac{84}{100}{W}_{2}}{{W}_{1}}$×100%或$\frac{{W}_{1}-\frac{84}{197}{W}_{2}}{{W}_{1}}$×100%．

点评 本题考查了氨气的实验室制法以及物质含量的测定，难度不大，掌握实验的原理是解题的关键．

练习册系列答案
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6．金刚烷是一种重要的化工原料，工业上可通过下列途径制备：

请回答下列问题：
（1）环戊二烯分子中最多有9个原子共平面；
（2）金刚烷的分子式为C10H16，其分子中的CH2基团有6个；
（3）下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线：

其中，反应①的产物名称是氯代环戊烷，反应③的反应类型是加成反应；
（4）已知烯烃能发生如下反应：
$\stackrel{O_{3}}{→}$$\stackrel{H_{2}O/Zn}{→}$RCHO+R′CHO
请写出下列反应产物的结构简式：$\stackrel{O_{3}}{→}$$\stackrel{H_{2}O/Zn}{→}$．
7．下列说法正确的是（　　）
A．为了提取电子垃圾中有用的金属，可将其进行焚烧
B．模型一般可分为物体模型和思维模型
C．某同学研究SO2性质的程序是分类（预测SO2的化学性质）→观察（得出SO2的物理性质）→实验→比较并得出结论
D．科学实验能解决化学学科的所有问题
3．在实验室中某实验小组同学关于硫酸铜的制取和应用，设计了以下实验：
（1）铜与浓硫酸反应，实验装置如图所示．
①装置A中发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；
②上图装置中导管B的作用你认为可能是（写出一种）平衡试管内外的压强、若C的导管堵塞时防止装置爆炸、拆除装置前从B管口向A鼓气使二氧化硫被全部吸收．
（2）为符合绿色化学的要求，某同学进行如下设计：将铜粉在坩埚（填仪器名称）中反复灼烧，使铜与 空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应，反应后溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即可得到产品CuSO4•5H2O晶体，干燥需要控制温度小于100℃，若温度过高，则会导致CuSO4•5H2O失去部分结晶水．
（3）将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加少量：FeSO4作催化剂，即发生反应，生成硫酸铜．其反应过程的第2步是：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，请写出其第l步反应的离子方程式4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O．
（4）制取的CuSO4溶液和“另一物质”在40-50℃混合时生成了一种难溶物质氢化亚铜（CuH）．将CuH溶解在稀盐酸中时生成了一种气体，这种气体是H2，经收集测定生成的该气体为标况下11.2L，则被还原的离子得电子的物质的量是0.5mol（已知Cu+在酸性条件下发生反应2Cu+=Cu2++Cu）．
10．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料，可用不同的方法制得硫酸铜． 
I．将适量浓硝酸分多次加到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸 发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图1、2）

（1）图1分液漏斗内装的液体是浓硝酸．
（2）图2是图1的改进装置，与图丨相比，图2装置的明显优点是防止倒吸，有害气体能被完全吸收
II．为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
方案1：将铜粉在坩埚中反复灼烧，与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．
方案2：将空气或氧气持续通入铜粉与稀硫酸的混合物屮，同时向反应液中滴加少量 FeSO4或Fe2（SO4）3，即发生反应．反应完全后加CuCO3调节PH到3〜4，产生Fe（OH）3沉淀，然后过滤、蒸发、结晶可得CuS04.5H20．滤渣亩循环使用．
（3）用离子方程式表示加入FeS04或Fe2（SO4）3后发生的两个反应：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
方案3：将少量铜丝放到适量的稀硫酸中，温度控制在500C．加入H2O2，反应一段吋 间后，升温到600C，再反应一段时间后．然后过滤、蒸发、结晶，所得晶体用少量95%的 酒精淋洗后晾干，得CuSO4．5H2O．
（4）其中用少量95%的酒精淋洗的目的是除去硫酸铜晶体表面杂质，硫酸铜在酒精中溶解度较小，用酒精淋洗可减少硫酸铜晶体损失若需要得到25.0g硫酸铜晶体，至少需要30%（密度为1.1g/cm3）的H2O210.30ml．
20．工业上用含有铝、铁、铜的合金工业废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO4•7H2O） 和胆矾晶体（CuSO4•5H2O）设计了如下方案如图所示：请回答相关问题：
（1）写出合金溶于足量烧碱溶液时相关反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；
写出途径I中相关反应的离子方程式：AlO2-+4H+═Al3++2H2O、H++OH-═H2O
（2）由滤液A得AlCl3溶液的途径有I和II两种，你认为合理的是途径Ⅱ（填“I”或“II），理由是因为滤液A是NaAlO2溶液，按途径Ⅰ直接向A加入盐酸得到的AlCl3溶液中含有大量的NaCl杂质；按途径Ⅱ，通入CO2气体，得Al（OH）3沉淀，将Al（OH）3溶解于盐酸中得到的是较纯净的AlCl3溶液．
（3）H2O2是一种绿色氧化剂，应用十分广泛，在滤渣D中加入稀硫酸和H2O2来制备胆矾晶体是一种绿色工艺，写出稀硫酸和H2O2溶解滤渣D的离子方程式Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O．
制取500g胆矾，需要的氧化剂的物质的量为2mol．
（4）如何从滤液C中获得绿矾晶体（写出主要的实验操作名称）蒸发、浓缩、冷却结晶．
7．碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题．
（1）消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少PM2.5的排放．已知如下信息：
I．
II．N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H1
2CO（g）+O2（g）?2CO2（g）△H2=-565kJ•mol-1
①△H1=+183kJ•mol-1．
②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体，写出反应的热化学方程式2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol
（2）电化学气敏传感器法测定汽车尾气．其中CO传感器的工作原理如图所示，则工作电极的反应式为CO-2e-+H2O=CO2+2H+
（3）工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO2，分别生成NaHSO3、NH4HSO3，其水溶液均呈酸性．相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c（SO32-）较小的是NH4HSO3，用文字和化学用语解释原因HSO3-?H++SO32-，而NH4+水解：NH4++H2O?NH3．H2O+H+，使溶液中c（H+）增大，抑制HSO3-电离，溶液中SO32-浓度减小
（4）T℃时，在 2L恒容密闭容器中，加入Fe3O4、CO各1.0mol，10min反应达到平衡时，容器中CO2的浓度是0.4mol/L．
①能证明该反应达到化学平衡的是c（选填字母）．
a．容器内压强不再变化            
b．容器内CO、CO2物质的量比为1：1
c．容器内气体的质量不再变化      
d．生成CO2的速率与消耗CO的速率相等
②l0min内，反应的平均反应速率v （CO2）=0.04mol/（L．min）．
③T℃时，该反应的平衡常数K=256．
4．25℃时，现有浓度均为0.10mol/L 的两种溶液：①CH3COOH溶液、②CH3COONa溶液．
（1）溶液①的pH＞1（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）溶液②显碱性的原因是CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-（用离子方程式表示）．
（3）下列说法不正确的是a（填字母序号）．
a．CH3COOH和CH3COONa都是弱电解质
b．CH3COOH能抑制水的电离，CH3COONa能促进水的电离
c．水垢中的CaCO3用CH3COOH溶液充分浸泡后除去，是因为CaCO3在水中存在的沉淀溶解平衡移动的结果
（4）用石墨作电极电解CH3COONa溶液时，阴极电极反应式是2H++2e-=H2↑．
5．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O、Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Ag2O+Zn+H2O═2Ag+Zn（OH）2．下列说法中错误的是（　　）
A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn
B．负极上发生的反应是Zn+2OH--2e-═Zn（OH）2
C．工作时，负极区溶液pH减小，正极区pH增大
D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动

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