白云石的主要成分为CaCO3·MgCO3,还含有少量Fe、Si的化合物。实验室以白云石为原料制备Mg(OH)2及CaCO3。步骤如下:![]()
实验过程中需要的数据见下表:
| | 氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀完全时的pH |
| Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
| Fe2+ | 7.0 | 9.0 |
| Mg2+ | 9.5 | 11.0 |
请回答下列问题:
(1)溶液A中含有Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+,则试剂①可选择_________(填字母,下同);试剂②可选择_________;试剂③可选择_________。
| A.KMnO4 | B.Cl2 | C.MgO | D.CaO |
(3)根据表中提供的数据判断,Fe(OH)3、Fe(OH)2和Mg(OH)2的溶度积常数由小到大的排列顺序为________________________________。
(4)将制取的Mg(OH)2煅烧得到MgO,然后在还原炉(真空)中,1200℃条件下,用硅铁(铁不参与反应)还原生成镁蒸气。在还原过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图:
煅烧Mg(OH)2所需要的仪器除三角架、酒精灯外,还必须选择___________。MgO与硅铁发生的反应达到平衡后,平衡常数表达式为_______________________。由图可知,还原反应的△H ____0(填“>”或“<”)。
(20分)
(I)多项选择题(6分)
关于化工生产的下列叙述中,正确的是 。
| A.生产普通玻璃的原料是石灰石、石英、纯碱,在玻璃熔炉中发生复杂的物理化学变化 |
| B.工业上合成氨没有采用更大的压强是从设备和动力要求方面考虑的 |
| C.加热法只适用于软化暂时硬度的硬水 |
| D.工业上采用电解熔融氯化铝生产金属铝 |
(II)(14分)
工业上制取硝酸铵的流程图如下,请回答下列问题:?
(1)1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意如下:
(2)在合成氨的设备(合成塔)中,设置热交换器的目的是 ;
在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是 。
(3)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物,可用如下两种方法处理:
碱液吸收法:NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O
NH3还原法:8NH3+6NO2
请从绿色化学的角度分析两种方法的优劣:
(4)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知:由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%,则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其它损耗)的 %。
(5)硝酸铵是一种常用的氮肥,在贮存和使用该化肥时,把应注意的事项及理由填入下表。
| | 注意事项 | 理由 |
| ① | | |
| ② | | |
实验室通常以环已醇为原料在浓硫酸作用下脱水来制备环己烯。
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|
实验步骤下:
①在25mL干燥的圆底烧瓶中加入10g环己醇和0.5mL 98%浓硫酸,充分振荡。
②向烧瓶中放入2~3粒沸石,安装分馏装置,接收瓶用冰水冷却。
③小心加热,控制加热速度使温度不超过90℃,直到瓶底剩余少量残渣并出现白雾时停止加热。(已知:环己烯,沸点82.98℃;环己烯—10%水,沸点70.8℃;环己醇—80%水,沸点97.8℃:环己醇-30.5%环己烯,沸点64.9℃)
④向馏出液中加约1g精盐使其达饱和,然后加入2mL饱和碳酸钠水溶液,充分振荡。
⑤……
⑥有机层倒入干燥的小锥形瓶中,加入1~2g无水氯化钙干燥。待溶液清亮透明后过滤。
⑦将滤液移入圆底烧瓶中,加入2~3粒沸石,蒸馏。收集80~85℃馏分,称重约7.4g。
⑧计算。
请回答下列问题:
(1)步骤①中,加入10g环已醇和0.5mL 98%浓硫酸的顺序是 ;
(2)步骤③中,为便干控制加热温度,应该采取的加热方法是 ;
(3)步骤④中,向馏出液中加约1g精盐使其达饱和的目的是 ;
(4)步骤⑤的操作是 ;
(5)步骤⑧计算得到的环己烯的产率为 ;分析实制得的环己烯质量低于理论产量可能的原因是 。
为除去下表所列物质含有的少量杂质(括号内为杂质),在A项中选择试剂,在B项中选择操作的方法,将其代号填入表中:![]()
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A:(1)NaCl细颗粒; (2)NaOH溶液; (3)水; (4)CaO;
(5)饱和Na2CO3; (6)溴水; (7)KMnO4溶液。
B:(1)过滤; (2)盐析; (3)蒸馏; (4)分液; (5)结晶;
(6)洗气; (7)渗析
| 物质 | 蛋白质溶液 (氯化钠溶液) | 乙 烷 (乙烯) | 肥 皂 (甘油) | 乙醇(水) | 乙酸乙酯(乙酸) | 溴苯(溴) |
| 加入试剂 | | | | | | |
| 操作方法 | | | | | | |
(10分)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,目前工业上用氢气和氮气直接合成氨,制得的氨通过催化氧化可生产硝酸。
在一定条件下,若N2和H2以体积比1:3的比例充入一体积不变的密闭容器中反应,达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为20.0%,则:
(1)合成氨反应达到平衡的标志 ▲ 。
| A.容器内气体压强保持不变 |
| B.容器内各物质的浓度不随时间变化 |
| C.当υ(H2,正)=0.3mol·L-1·min-1,υ(NH3,逆)=0.2mol·L-1·min-1时 |
| D.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成 |
(3)用氨催化氧化可生产硝酸,取所生产的硝酸溶液100mL,与足量的铜反应,生成的NO2和NO混合气体在标准状况下体积为6.72L,物质的量之比为2:1,求所生产硝酸的物质的量浓度?(请写出该小题的计算过程)
▲ 。
(4)某厂用NH3生产硝酸,然后再制硝酸铵,其过程如下:
其中反应②为:4NO+3O2+2H2O
若实际生产中,反应①、②、③的转化率(或利用率)分别为a、b、c,则生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为 ▲ 。
符合下列要求的两种D的同分异构体的结构简式一。