题目内容

【题目】以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题:

(1)欲制备10.7gNH4Cl,理论上需NaCl_________g。

(2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有________、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。

(3)“冷却结晶”过程中,析出NH4Cl晶体的合适温度为_________。

(4)不用其它试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是_________________。

(5)若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是________________。

【答案】11.7 蒸发皿 35℃(33~40℃均可) 加热法 取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净 加热样品,并收集试管口产物

【解析】

(1)根据Cl元素守恒计算NaCl的质量;

(2)蒸发液体用蒸发皿;

(3)从溶解度曲线判断硫酸钠和氯化铵的溶解度变化特点分析,在35~40℃时,氯化铵的溶解度小于硫酸钠的溶解度;

(4)根据氯化铵受热时分解生成了氨气和氯化氢气体,可用加热法检查NH4Cl产品是否纯净;

(5)根据氯化铵加热易分解,硫酸钠加热难以分解分析。

(1) 10.7gNH4Cl,的物质的量为10.7g/53.5g/mol=0.2mol,根据Cl元素守恒,需要NaCl的物质的量也为0.2mol,质量为0.2mol×58.5g/mol=11.7g;

答案是:11.7;

(2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有 蒸发皿、烧杯、玻璃棒、酒精灯等;

答案是:蒸发皿;

(3)根据硫酸钠的溶解度曲线不难看出,在低于40℃时,硫酸钠的溶解度随温度的升高而增大,高于40℃时硫酸钠的溶解度随温度的升高而减小;由两物质的溶解度曲线不难看出,只有在35℃~40℃时,氯化铵的溶解度小于硫酸钠的溶解度;

答案是: 35℃(33~40℃均可);

(4)根据氯化铵受热时分解生成了氨气和氯化氢气体,可用加热法检查NH4Cl产品是否纯净,操作是:取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净;

答案是:加热法;取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净;

(5)氯化铵加热易分解,硫酸钠加热难以分解,将样品加热,收集试管口物质,可将二者分离;

答案是:加热样品,并收集试管口产物。

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【题目】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:

(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol1

C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol1

该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。

A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压

某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L2。

(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。

相关数据如下表:

积碳反应

CH4(g)=C(s)+2H2(g)

消碳反应

CO2(g)+C(s)=2CO(g)

ΔH/(kJ·mol1)

75

172

活化能/

(kJ·mol1)

催化剂X

33

91

催化剂Y

43

72

①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。

A.K积、K消均增加 B.v积减小,v消增加

C.K积减小,K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。

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