内容发布更新时间 : 2024/12/24 3:44:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
（1）仪器b的名称是_____________________，试解释该装置中产生NH3的原理:____________。 （2）装置乙中盛有的试剂名称是__________________。 （3）装置戊中浓硫酸的作用是_______________________________________________。 （4）+1价Cu 在酸性环境中不稳定，可发生反应:Cu2O+2H==Cu+Cu + H2O。某同学取上述反应后玻璃管内的物质于试管中，加入稀硫酸，振荡后发现溶液为蓝色，且试管底部有红色Cu，他得出结论:NH3还原CuO生成Cu2O。该同学的判断是否正确?________(填“正确”或“不正确”)，理由是__________________________________________________________________。 （5）已知装置丙的玻璃管内CuO粉末为mg，实验结束后测得玻璃管内固体粉末为n g，若CuO 完全被还原 为 Cu，则 m:n=______；写出玻璃管内发生反应的化学方程式:__________________。装置丁中的干燥管增重为_______g(用含m 或n 的代数式表示)。 【答案】 (1). 锥形瓶 (2). NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，NaOH 在氨水中电离产生OH-，使+2+平衡逆向移动，且NaOH溶解放热 (3). 碱石灰 (4). 吸收NH3尾气，防止空气中的水蒸气进入装置丁 (5). 不正确 (6). 若反应不完全，则混合物中会混有CuO 和Cu，加稀硫酸也会生成铜盐和Cu (7). 5:4 (8). 3CuO+2NH33Cu+3H2O+N2 (9). 9/8(m-n)或9n/32或9m/40 【解析】根据实验目的“探究氨气的还原性”，结合流程图可知，甲中浓氨水与氢氧化钠固体作用放出氨气，经过乙的干燥得到干燥的氨气，在丙中与氧化铜反应生成铜和氮气，以及水蒸气。丁可以吸收生成的水蒸气，戊中浓硫酸可以吸收未反应的氨气，防止污染，同时可以防止空气中的水蒸气进入装置丁。 (1)根据装置图，仪器b为锥形瓶，该装置中NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，NaOH 在氨水中电离产生OH-，使平衡逆向移动，且NaOH溶解放热，使氨水分解，放出氨气，故答案为：锥形瓶；NH3+H2ONH3·H2ONH4+OH，NaOH 在氨水中电离产生OH，使平衡逆向移动，且NaOH溶解放热； +--(2)装置乙的作用是干燥氨气，可以选用碱石灰，故答案为：碱石灰； (3)装置戊中浓硫酸可以吸收NH3尾气，防止空气中的水蒸气进入装置丁，故答案为：吸收NH3尾气，防止空气中的水蒸气进入装置丁； (4)+1价Cu 在酸性环境中不稳定，可发生反应:Cu2O+2H+==Cu2++Cu + H2O。某同学取上述反应后玻璃管内的物质于试管中，加入稀硫酸，振荡后发现溶液为蓝色，且试管底部有红色Cu，他得出结论：NH3还原CuO生成Cu2O。该同学的判断不正确，因为假如反应不完全，则混合物中会混有CuO 和Cu，加稀硫酸也 - 5 -
会生成铜盐和Cu，故答案为：不正确；若反应不完全，则混合物中会混有CuO 和Cu，加稀硫酸也会生成铜盐和Cu； (5)已知装置丙的玻璃管内CuO粉末为mg，实验结束后测得玻璃管内固体粉末为n g，若CuO 完全被还原 为 Cu，根据铜元素守恒，则 m:n==；玻璃管内发生反应的化学方程式为3CuO+2NH33CuO+2NH33Cu+3H2O+N2，装置丁中的干燥管吸收的是水蒸气，质量为mg××=3Cu+3H2O+N2；或9/8(m-n)或9n/32。 g，故答案为：5:4；9. 自上个世纪德国建立了第一套合成氨装置，合成氨工业为解决人类的温饱问题作出了极大贡献。回答下列问题: （1）已知:①1g H2 完全燃烧生成H2O(g)放出121kJ 的热量； ②N2(g) +O2(g)==2NO(g) △H =+180.5kJ·mol-1 ③4NH3(g) +5O2(g)==4NO(g) +6H2O(g) △H =-906.2kJ·mol 工业合成氨的热化学方程式是_________________________________________。 （2）应用化石燃料(特别是煤)制备的原料气H2 中含有杂质碳( 主要成分为CO2)、杂质硫主要成分为H2S)。工业上采用湿法脱硫的方法回收硫，方法是先用纯碱溶液吸收H2S，使之转化为NaHS，然后用偏钒酸钠(NaVO3)溶液氧化硫元素，使之转化为硫单质，并生成焦钒酸钠( Na2V4O9)，混法脱硫中发生的氧化还原反应的化学方程式是_________________________，反应中转移2×10mol电子时，理论上回收硫_______kg。 （3）工业上利用NH3为原料合成尿素，其原理是2 NH3(g) +CO2(g)应的平衡常数(K)和温度(T)的关系如下: T/℃ K 合成尿素的反应为_____________(填“放热反应”或“吸热反应”)。 ②合成尿素的原料气中NH3和CO2的物质的量之比称为氨碳比，可用[n(NH3)]/[n(CO2)]表示。在一定温度和压强下，图甲中曲线________(填“I”或“II”)表示的是氨碳比与CO2的转化率(a)的关系，判断理由是_______________________________；当[n(NH3)]/[n(CO2)]=4时，NH3的转化率为_______________。 165 111.9 175 74.1 185 50.6 195 34.8 CO(NH2)2(1)+ H2O(g)。①该可逆反3-1 - 6 -
（4）利用特殊的材料，通过电化学法也可以合成氨，如图乙所示原理可利用N2、H2、CO、水蒸气合成氨。阳极反应式是_______________，离子交换膜中通过的离子是_____(填化学符号)。 【答案】 (1). 3H2(g)+N2(g)==2NH3 (g) △H=-92 4kJ/mo1 (2). 2NHS+4NaVO3+H2O==Na2V4O9+4NaOH+2S↓ (3). 32 (4). 放热反应 (5). I (6). n(NH3)/n(CO2)大，则c(NH3)大，CO2转化率增大 (7). 32% (8). H2+CO+H2O-4e==CO2+4H (9). H 【解析】(1)已知:①1g H2 完全燃烧生成H2O(g)放出121kJ 的热量，则1mol氢气完全燃烧生成H2O(g)放出242kJ 的热量，即H2(g)+O2(g)==H2O(g) △H=-242kJ/mo1；②N2(g) +O2(g)==2NO(g) △H =+180.5kJ·mol-1，③4NH3(g) +5O2(g)==4NO(g) +6H2O(g) △H =-906.2kJ·mol-1，根据盖斯定律，将①×3+②-×③，得：3H2(g)+N2(g)==2NH3(g) △H=3×(-242kJ/mo1)+(+180.5 kJ/mo1)-×(-906.2 kJ/mo1)=-92 4kJ/mo1，故答案为：3H2(g)+N2(g)==2NH3(g) △H=-92 4kJ/mo1； (2)用纯碱溶液吸收H2S，使之转化为NaHS，然后用偏钒酸钠(NaVO3)溶液氧化硫元素，使之转化为硫单质，并生成焦钒酸钠( Na2V4O9)，混法脱硫中发生的氧化还原反应的化学方程式为2NHS+4NaVO3+H2O==Na2V4O9+4NaOH+2S↓，反应中硫的化合价升高2×2=4，V的化合价降低1×4=4，转移4个电子，因此反应中转移2×10mol 电子时，反应生成硫3-++=1000mol，质量为1000mol×32g/mol=32000g=32kg，故答案为：2NHS+4NaVO3+H2O==Na2V4O9+4NaOH+2S↓；32； (3)①根据表格数据，升高温度，平衡常数K减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故答案为：放热反应； ②根据方程式2 NH3(g) +CO2(g)CO(NH2)2(1)+ H2O(g)，随着氨碳比[n(NH3)]/[n(CO2)]增大，氨气的转化率减小，二氧化碳的转化率增大，结合图像可知，曲线I满足条件；当[n(NH3)]/[n(CO2)]=4时，二氧化碳的转化率=64%，假设二氧化碳为1mol，则氨气为4mol，反应的氨气为1mol×64%×2，因此氨气的转化率=×100%=32%，故答案为：I；n(NH3)/n(CO2)大，则c(NH3)大，CO2转化率增大；32%； (4)可利用N2、H2、CO、水蒸气合成氨，根据示意图，反应中N元素化合价降低发生还原反应，H和C元素化合价升高发生氧化反应，因此阳极反应式为H2+CO+H2O-4e-==CO2+4H+，生成的氢离子需要通过离子交换膜进入阴极区，反应形成氨气放出，故答案为：H2+CO+H2O-4e-==CO2+4H+；H+。 - 7 -
10. 钛白粉(TiO2)是重要的白色颜料，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。一种利用钛铁矿( 主要成分为FeTiO3 和少量Fe2O3 )进行钛白粉和LiFePO4 的联合生产工艺如下图所示: 回答下列问题: （1） LiFePO4中Fe的化合价是_______________________。 （2）钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎的目的是__________________________________。 （3）用离子方程式表示操作I加入铁粉的目的:__________________________。操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器的名称是___________。 （4）TiO易水解，则其水解的离子方程式为______________________；“转化”利用的是TiO的水解过程，需要对溶液加热，加热的目的是________________________________。 （5）“沉铁”的的是使Fe3+生成FePO4，当溶液中c(PO43-)= 1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+ 沉淀完全，则溶液中Fe3+沉淀完全时的c(Fe3+)=_______mol/L[已知:该温度下，Ksp(FePO4)=1.0×10-22]。 （6）由“沉铁”到制备LiFePO4的过程中，所需17% H2O2溶液与草酸( H2C2O4)的质量比是_____。 【答案】 (1). +2 (2). 增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率 (3). 2H++Fe==H2↑+Fe2+、Fe+2Fe==3Fe (4). 蒸发皿 (5). TiO+2H2O反应速率) (7). 1.0×10-5 (8). 20:9 【解析】钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO)3，含有少量Fe2O3]加硫酸溶解生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入铁还原铁离子：2Fe+Fe=3Fe，得到硫酸亚铁和TiOSO4，对溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得到绿矾晶体和TiOSO4溶液，将TiOSO4溶液加热，促进TiO的水解生成TiO(OH)2，TiO+2H2O=TiO(OH)2+2H，分解得到钛白粉(TiO2)；将绿矾与过氧化氢、H3PO4混合沉铁：2Fe+H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H，将得到的FePO4与草酸、Li2CO3焙烧生成锂离子电池的正极材料LiFePO4。 (1)LiFePO4中Li的化合价为+1价，P为+5价O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，Fe的化合价是+2，故答案为：+2； (2)钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎可以增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率，故答案为：增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率； (3)加入铁粉主要是还原铁离子，也会与过量的酸反应：2H++Fe==H2↑+Fe2+、2Fe3++Fe=3Fe2+；操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器为蒸发皿，故答案为：2H++Fe==H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+==3Fe2+；蒸发皿； - 8 -
2++2+2++3+2+3+2+2+2+2+TiO(OH)2+2H (6). 促进水解( 或加快水解+