【题目】实验室以NaClO3、H2SO4、SO2、H2O2和NaOH为原料,制备NaClO2和无水Na2SO4,其主要流程如下:
已知:① 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O;
② 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O;
③温度高于60 ℃时,NaClO2发生分解生成NaClO3和NaCl。
(1)反应1中SO2与NaClO3反应制得ClO2气体,该反应的化学方程式为________。
(2)在图1所示装置中发生反应2生成NaClO2,反应过程中放出大量的热。
①研究表明,实验时吸收液中H2O2与NaOH的物料比需要控制在0.8左右,原因可能是____________________________________________________。
②在吸收液中H2O2和NaOH的物料比、浓度和体积不变的条件下,控制反应在0~3 ℃进行,实验中可采取的措施是______________________。
③装置Ⅱ的作用是________________________。
(3) 母液2经过减压蒸发、冷却结晶等操作获得NaClO2粗产品。实验中采用减压蒸发的原因是________________________________________________。
(4) Na2SO4的溶解度曲线如图2所示。请补充完整由母液1制备无水Na2SO4的实验方案:______________________________________________________________,用无水乙醇洗涤,干燥得到产品。
【答案】SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4 H2O2受热易分解,配料时应略过量,同时防止ClO2和NaOH反应生成杂质 使用冰水浴且缓慢通入ClO2 吸收ClO2,防止污染环境 可在较低温度下使溶剂蒸发,防止NaClO2受热分解 边搅拌边向母液1中滴加NaOH溶液至pH约为7时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于32 ℃条件下趁热过滤
【解析】
NaClO3溶于H2SO4之后,通入SO2发生反应1,NaClO3在酸性条件下具有强氧化性,与SO2发生氧化还原反应,NaClO3被还原为ClO2气体,SO2被氧化生成NaHSO4,母液1中主要含有NaHSO4和残留的H2SO4,加碱中和后进行提纯,最终得到无水硫酸钠;ClO2与H2O2、NaOH一起发生反应2,ClO2在碱性条件下被还原为NaClO2,反应后的母液2经一系列工艺提纯后得到NaClO2;据此分析再结合题中信息进行解答。
(1)NaClO3溶于H2SO4之后,通入SO2发生反应1,在酸性条件下,NaClO3具有强氧化性,与SO2发生氧化还原反应,NaClO3发生还原反应生成ClO2,SO2发生氧化反应,根据图中信息及得失电子守恒、原子守恒可知反应的方程式为:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4;
(2)①反应2为2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O,由反应可知H2O2与NaOH的物料比为0.5,但由信息可知该反应会放出大量的热,而H2O2受热易分解,配料时H2O2应该略过量以保证反应能顺利进行,另外还要防止因H2O2不足,ClO2和NaOH反应生成杂质,以致最终得到的产品不纯,答案为:H2O2受热易分解,配料时应略过量,同时防止ClO2和NaOH反应生成杂质;
②在吸收液中H2O2和NaOH的物料比、浓度和体积不变的条件下,控制反应在0~3 ℃进行,故对反应装置使用冰水浴进行降温,因为反应过程要放热,同时ClO2的通入速度要慢,以免通入过快导致放热过多引起温度升高,答案为:使用冰水浴且缓慢通入ClO2;
③因为尾气中的ClO2有毒,用装置II中的NaOH溶液进行吸收处理,防止污染空气,答案为:吸收ClO2,防止污染环境;
(3)温度高于60 ℃时,NaClO2会发生分解生成NaClO3和NaCl,而减压蒸发的蒸发温度低,适合蒸发容易被高温破坏的物质,由母液2提纯NaClO2粗产品时,先减压蒸发,再冷却结晶,其中采用减压蒸发可在较低温度下使溶剂蒸发,防止NaClO2受热分解。
(4)由图可知Na2SO4的溶解度在温度小于32℃随温度的升高而增大,而且在温度小于32℃时析出的是Na2SO4·10H2O;温度高于32℃随温度的升高而减小,母液1中含有较多的NaHSO4、H2SO4,可以边搅拌边向母液1中滴加NaOH溶液,使NaHSO4、H2SO4与NaOH溶液反应生成Na2SO4,至pH约为7时,反应恰好完成,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于32 ℃条件下趁热过滤,得到比较纯净的无水Na2SO4,答案为:边搅拌边向母液1中滴加NaOH溶液至pH约为7时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于32 ℃条件下趁热过滤。
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【题目】已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH = - 49.0 kJmol-1。向3个恒容的密闭容器中分别投入物质的量比为 3∶4 的CO2和H2,H2的物质的量(mol)随时间(min)变化如下表(T表示温度),下列说法正确的是
A.在第I组在0~8 min内CO2的平均反应速率为2 mol·L-1·min-1,且放出98 kJ热量
B.第I组第10 min后,恒温,再充入1 mol CO2(g)和3 mol H2O(g),则v 正<v 逆
C.3 min时,保持T2,若对第II组加压使体积缩小2 L,重新达平衡后各组分浓度与第I组相同
D.对比第I和第III组,在 0~4 min内,能说明H2的平均反应速率随温度升高而增大
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】已知N≡N、N—H、H—H的键能分别为946 kJ·mol-1、391 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.N2与H2在一定条件下化合生成2 mol NH3时放出的热量为92 kJ
B.一定条件下合成氨反应N2+3H22NH3达平衡时,3v(H2)正=2v(NH3)逆
C.用液氨和液氧制成的燃料电池放电时可实现将化学能全部转化为电能
D.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)常温下能自发进行,该反应的ΔH>0
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【题目】下图①②③④表示由不同化学元素组成的化合物,以下说法正确的是
A. 若①为某生物大分子的组成单位,则①最可能是核苷酸
B. 若②是细胞中的储能物质,则②一定是脂肪
C. 若③是病毒的遗传物质,则③一定是RNA
D. 若④是植物细胞壁的主要成分,则④可能是纤维素
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【题目】肉桂酸是一种重要的化工原料,熔点为133 ℃、沸点为300 ℃,不溶于冷水,易溶于有机溶剂,广泛应用于医药、感光树脂和食品添加剂。实验室用苯甲醛和乙酸酐[化学式为(CH3CO)2O,有吸湿性,溶于水形成乙酸]制备肉桂酸的反应原理如下:
+(CH3CO)2O
+CH3COOH
过程中发生的副反应如下:
实验步骤如下:
步骤1:在三颈烧瓶中加入3 mL苯甲醛、8 mL乙酸酐和4.2 g K2CO3固体,搅拌,控制温度在150~170 ℃,加热回流45 min。
步骤2:向反应液中分批加入20 mL水,再加入Na2CO3固体调节溶液pH至8,然后进行水蒸气蒸馏。(装置如图)
步骤3:待三颈烧瓶中的剩余液体冷却后,加入活性炭,煮沸10~15 min,趁热过滤。
步骤4:将滤液冷却至室温,用盐酸酸化,待晶体析出完全后进行抽滤,用冷水洗涤晶体,干燥得到产品。
(1) 步骤1中,三颈烧瓶使用前必须干燥的原因是________;加入过量乙酸酐的目的是________。
(2) 步骤2中,水蒸气蒸馏时所用装置中玻璃管a的作用是________;冷凝管中冷凝水应从________(填“b”或“c”)口流入。
(3) 步骤3中,加入活性炭的目的是__________________________________。
(4) 步骤4中,抽滤所用的装置包括________、吸滤瓶和抽气泵。
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【题目】用系统命法写出下列物质名称或结构简式
(1)__________;
(2)____________;
(3)___________;
(4)____________;
(5)2,6-二甲基-4-乙基辛烷_______;
(6)2-甲基-1-戊烯____________;
(7)3-甲基-1-丁炔:___________________。
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【题目】我国化学家侯德榜发明的“联合制碱法”为世界制碱工业做出了巨大贡献。如图为联合制碱法的主要过程(部分物质已略去)。
资料:ⅰ.沉淀池中的反应为NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
ⅱ.溶解度
物质 | NaCl | NH4HCO3 | NaHCO3 | NH4Cl |
20°C溶解度/g | 36.0 | 21.7 | 9.6 | 37.2 |
(1)煅烧炉中反应的化学方程式是___,物质X是___(填化学式)。
(2)下列说法正确的是__(填字母)。
A.沉淀池中有NaHCO3析出,因为一定条件下NaHCO3的溶解度最小
B.滤液中主要含有NaCl、Na2CO3和NH4Cl
C.设计循环的目的是提高原料的利用率
(3)工业可用纯碱代替烧碱生产某些化工产品,如用饱和纯碱溶液与Cl2反应可制得一种在生产生活中常用于漂白、消毒的物质,同时有NaHCO3生成,该反应的化学方程式是___。
(4)某纯碱样品中含杂质NaCl,取质量为ag的样品,加入足量的稀盐酸,充分反应后,加热、蒸干、灼烧,得到bg固体物质,则此样品中Na2CO3的质量分数为__。
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【题目】某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”,进行了如下实验:
实验序号 | 实验 温度/K | 有关物质 | 溶液颜色褪至无色所需时间/s | ||||
酸性KMnO4溶液 | H2C2O4溶液 | H2O | |||||
V/mL | c/ mol·L-1 | V mL | c/ mol·L-1 | V/mL | |||
A | 293 | 2 | 0.02 | 4 | 0.1 | 0 | t1 |
B | T1 | 2 | 0.02 | 3 | 0.1 | V1 | 8 |
C | 313 | 2 | 0.02 | V2 | 0.1 | 1 | t2 |
(1)其中V1=_____、T1=_____;通过实验_____(填实验序号)可探究出温度变化对化学反应速率的影响,其中V2=______。
(2)若t1<8,则由此实验可以得出的结论是_____;忽略溶液体积的变化,利用实验B中数据计算,0~8s内,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=_______。
(3)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中n(Mn2+)随时间的变化情况如图所示,并认为造成这种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊作用,则该作用是_______。
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【题目】(1)工业上利用N2和H2合成NH3,NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。由NH3制备N2H4的常用方法是NaClO氧化法,其离子反应方程式为___________,有学者探究用电解法制备的效率,装置如图,试写出其阳极电极反应式_________;
(2)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇(CH3CH2OH)的一种反应原理为:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-akJ/mol,己知:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=-bkJ/mol,以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成气态乙醇,并放出热量,写出该反应的热化学反应方程式:_________________。
(3)如下图所示,某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲)并探究某些工业原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜(即只允许阳离子通过)。
根据要求回答相关问题:
①甲装置中正极的电极反应式为:________________。
②乙装置中石墨电极产生产物如何检验______,电解一段时间后,乙池中的溶液呈___性。
③图中用丙装置模拟工业中的________原理,如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g,则理论上甲装置中肼消耗质量为_____g。
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