题目内容

【题目】亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料,某学习小组设计实验制备亚硝酸钙,实验装置如图所示。(夹持装置略去)

已知:2NO+CaO2Ca(NO2)2;2NO2+CaO2Ca(NO3)2。

Ca(OH)2+NO+NO2=Ca(NO2)2+H2O

请回答下列问题:

(1)向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前,应向装置中通入一段时间的N2,原因是______________________。

(2)装置D的名称是__________;装置B中盛装的试剂是___________。

(3)装置F中的酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化成NO3-,溶液由橙色(Cr2O72-)变为绿色(Cr3+),发生反应的离子方程式为_______________________________。

(4)已知Ca(NO2)2溶液显弱碱性,其对应的酸容易分解,产生NO气体,设计实验证明装置F中有亚硝酸钙生成:_________________________________。

(5)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。

①若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则会导致____________________________________;

②若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致____________________________________。

【答案】 排除装置中的空气,防止其将生成的NO氧化为NO2 U型具支干燥管 蒸馏水 Cr2O72-+2NO+6H+=2Cr3++2NO3-+3H2O 取少量E中反应后的固体于试管中,滴加少许稀硫酸,试管口有红棕色气体生成 排放气体中NO含量升高,污染环境 产品中Ca(NO3)2杂质含量升高

【解析】(1)因为NO极易被氧气氧化为NO2,所以实验先通一段时间的氮气的目的是为了将装置内的空气排净,避免将NO氧化。

(2)装置D为U形管,而且两边各有一个支管口,所以是U形具支干燥管。装置B中的试剂就是水,其作用是为了将可能氧化出来的NO2转化为NO。

(3)酸性K2Cr2O7溶液将NO氧化成NO3-, Cr2O72-变为Cr3+,显然在反应物中应该添加氢离子,在生成物中应该添加水,根据化合价升降相等、电荷守恒和原子个数守恒得到方程式为:Cr2O72-+2NO+6H+=2Cr3++2NO3-+3H2O。

(4)已知Ca(NO2)2溶液显弱碱性,说明HNO2是弱酸,其对应的酸(HNO2)容易分解,产生NO气体,所以可以选择向样品中加入强酸,利用强酸制弱酸的原则,生成HNO2,HNO2分解得到NO,NO被空气氧化得到红棕色的NO2,观察现象就能证明NaNO2的存在。

(5)①若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则对于题目给的第三个反应,NO过量,最终排放会污染空气。

②若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则则对于题目给的第三个反应,NO2过量,会发生如下反应:2Ca(OH)2+4NO2=Ca(NO2)2+ Ca(NO3)2+2H2O,所以产物中的硝酸钙杂质的含量会增加。

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(1)二氧化碳能引起温室效应,而对二氧化碳的捕集、利用是当今世界能源领域的一个重要研究方向。工业上用CO2和H2在一定条件下反应可合成二甲醚,已知:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g);△H1=-53.7kJ/mol

CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g);△H2=+23.4kJ/mol

则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);△H3=________kJ/mol

(2)在一定条件下CO2和H2充入一定固定容积的密闭容器中,在两种不同温度下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g),测得CH3OCH3(g)的物质的量随时间的变化如图1所示。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI________KⅡ(填“>”或“=”或“<”)。

②一定温度下,若此反应在恒压容器中进行,不能判断该反应达到化学平衡状态依据的是______。

a.混合气体的密度 b.CH3OCH3(g)和H2O(g)体积比不变

c.c(H2)=2c(H2O) d.4个C=O断裂的同时有6个H-O断裂

③一定条件下,上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是________(填代号)。

A.CO2的转化率增大 B.逆反应速率先增大后减小

C.容器中的值变大 D.平衡常数增大

(3)合成气CO和H2在一定条件下能发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);△H。

①在某压强下,合成甲醇的反应在不同温度、不同投料比时,CO的转化率如图2所示。500K温度下,将2molCO和4molH2充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OH)=________。

②△H________0(填“>”或“=”或“<”)。

③上述合成甲醇的过程中提高CO的转化率可采取的措施有________、________(回答2点)。

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