将铜片投入盛有稀硫酸的试管中无反应。当加入少量硝酸钾晶体后,试管内产生一种无色气体,这种气体在试管口变成红棕色。这种无色气体是__________。写出有关的离子反应方程式.________________________________________________________
(12分)科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的,此时H2的转化率为 ;欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是 (填选项字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气 | B.向容器中再充入一定量H2 |
C.改变反应的催化剂 | D.液化生成物分离出氨 |
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) H="+1530" kJ/mol
又知:H2O(1)=H2O(g) H=+44.0 kJ/mol
则2N2(g)+6H20(g)4NH3(g)+302(g) H = kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K= ,控制其他条件不变,增大压强,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
检验试管中盛有的少量白色固体是铵盐的方法是
A.将固体加热,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验,看是否变蓝 |
B.加水溶解,用pH试纸测溶液的酸碱性 |
C.加入NaOH溶液,加热,再滴入酚酞试液 |
D.加入NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验,看是否变蓝 |
下图为喷泉实验装置图。
(1)若大烧瓶内充入的为干燥NH3,要使喷泉形成表中的各种颜色,请写出A溶液里溶质(如能用有关离子表示,请写出离子符号)的名称或离子符号。
实验编号 |
A溶液颜色 |
B溶液颜色 |
A溶液中溶质 |
① |
无色 |
红色 |
|
② |
黄色 |
红褐色浑浊 |
|
③ |
紫色 |
蓝色 |
|
④ |
无色 |
乳白色浑浊 |
|
(2)分析实验①中B溶液变红色的原因(结合方程式说明)______________ 。
实验②反应的离子方程式为________________________________________。
(9分)有关物质间有下图所示的转化关系。其中:A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应①;A的稀溶液与足量B发生反应②。据此填写下列空白:
(1)反应④的现象是 。
(2)写出反应②的离子方程式 。
(3)根据题示信息判断,A的浓溶液和单质B加热时能否产生G,说明理由(写出化学方程式回答):
A、B、C是中学化学常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去)。
(1)若A是一种活泼金属,C是淡黄色固体,试用化学方程式表示该物质C的一个重要应用 ;
(2)若A是一种黄色单质固体,则B→C的化学方程式为 ;
(3)若A是一种黑色非金属单质固体,写出B的一个用途 ;
(4)若C是红棕色气体,则A化学式可能为 ,试写出C与水反应的化学方程式 。
氮元素的单质和化合物在工、农业生产中用途广泛。而汽车尾气中含有NO等多种污染物。
(1)常用作食品袋中填充气的是 ;(填化学式)常用作制冷剂的化合物是 ,(填化学式)该物质在空气中与HCl相遇有白烟现象,产生该现象的化学反应方程式是 。
(2)铵盐在农业上大多用作化肥。实验室可用固体铵盐NH4Cl与固体Ca(OH)2加热反应来制备氨气,其化学方程式为 。
(3)汽车燃料中一般不含氮元素,但尾气却所含有NO,产生的原因用化学方程式表示 。
(4)NO对大气的影响之一是导致酸雨,用化学方程式表示NO形成酸雨的原因是 。
由A、D、E、G四种微粒组成的复盐W的化学式为xAaDd·yE2D·zG。4.704gW溶于水得一澄清的弱酸性溶液,其中溶质总量为3.408g。同质量的W与5.13g氢氧化钡充分混匀后加热,生成的气体以足量铝盐溶液充分吸收得Al(OH)3 0.624g,加热后的残渣用水充分溶解后过滤,滤液以酚酞为指示剂用0.400mol/L H2SO4滴定至终点,用去H2SO4 15.0mL,滴定完毕后,溶液中检测不出任何金属离子和酸根离子;滤渣用硝酸洗涤时部分溶解,得一遇石炭酸显紫色的黄色溶液,依据推理和计算判断:
(1)依次写出D、E、G三种微粒符号________、_______、_________;
(2)a、d的比值为_________;
(3)复盐的化学式为________。(写出计算步骤)
(15分)(1)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2CO 2CO2+N2
研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中:
实验编号 |
T/℃ |
NO初始浓度mol/L |
CO初始浓度mol/L |
催化剂的比表面积m2/g |
Ⅰ |
280 |
1.2×10-3 |
5.8×10-3 |
82 |
Ⅱ |
|
|
|
124 |
Ⅲ |
350 |
|
|
124 |
①请在表格中填入剩余的实验条件数据。
②设计实验Ⅱ、Ⅲ的目的是 。
(2)工业尾气中氮的氧化物常采用氨催化吸收法,原理是NH3与NOx反应生成无毒的物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮的氧化物处理过程。提供的装置:
步骤一、NH3的制取
①所提供的装置中能快速、简便制取NH3的装置是: (填装置序号)。
②若采用C装置制取氨气(控制实验条件相同),情况如下表:
试剂组合序号 |
固体试剂(g) |
NH3体积(mL) |
|
a |
12.0g Ca(OH)2(过量) |
10.8g NH4Cl |
2688 |
b |
10.8g (NH4)2SO4 |
2728 |
|
c |
12.0g NaOH(过量) |
10.8g NH4Cl |
3136 |
d |
10.8g (NH4)2SO4 |
3118 |
|
e |
12.0g CaO(过量) |
10.8g NH4Cl |
3506 |
f |
10.8g (NH4)2SO4 |
3584 |
分析表中数据,实验室制NH3产率最高的是 (填序号),其它组合 NH3产率不高的原因是 。
步骤二、模拟尾气的处理选用上述部分装置,按下列顺序连接成模拟尾气处理装置:
①A中反应的离子方程式: 。
②D装置作用有:使气体混合均匀、调节气流速度,还有一个作用是: 。
③D装置中的液体可换成 (填序号)。
a.CuSO4溶液 b.H2O c.CCl4 d.浓H2SO4
④该同学所设计的模拟尾气处理实验还存在的明显缺陷是: 。
将1.92 g铜置入一定量的浓硝酸中,并微热,随着铜的不断减少,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜反应完毕时(铜片完全消失),共收集到标况下气体1.12 L(设不含N2O4),求:
(1)收集到的气体中主要有含有 ;
(2)上述过程中,有关反应的化学方程式为 ; ;
(3)反应中被还原的HNO3的物质的量是 ;
(4)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中,并向其中缓慢通入O2,使其充分反应,若要使水恰好充满容器,理论上需要参加反应的O2的物质的量是多少摩尔?(计算过程)
(14分)尽管氮元素在地壳中的丰度较低(主要以硝酸盐的形式存在),在所有元素中仅排31位,但是大气中有丰富的氮气,这为氨和硝酸的广泛应用提供了可能。
(1)氮气的电子式为_______,雷电作用能进行氮的固定,写出反应方程式______________。
(2)食物蕴含的营养物质中,含氮的高分子化合物是______________ (填名称),其水解的最终产物为______________。
(3)土壤中的NH4+在硝化细菌的催化作用下可转化为NO3﹣,写出其离子方程式: ______________。
(4)某铜铝合金用足量稀硝酸完全溶解,得到标准状况下NO 11.2 L,再向溶液中加入过量氨水,充分反应后过滤。①滤液显深蓝色是因为含有的离子(填化学式).______________。②若沉淀质量为7.8g,则合金的质量为______________g。
(10分)(1)下列实验方法合理的是________。
A.用加热法除去食盐固体中的氯化铵 |
B.将碘的饱和水溶液中的碘提取出来,可用酒精进行萃取 |
C.实验室制取Al(OH)3:往AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量 |
D.往FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,检验FeCl2是否已氧化变质 |
(2)SiO2广泛存在于自然界中,其用途也非常广泛,可用于制造光导纤维,也用于生产半导体材料硅。写出工业上用石英制备粗硅的化学反应方程式
________________________________________________________________________。
(3)铝是一种重要金属:铝与NaOH溶液反应的离子方程式为:
________________________________________________________________________。
(4)将10.7 g氯化铵固体与足量消石灰混合加热使之充分反应。生成气体在标准状况下的体积是________L。
如图是部分短周期元素的单质及其化合物(或其溶液)的转化关系,已知B、C、D、E是非金属单质,且在常温常压下都是气体;化合物G的焰色反应为黄色,化合物I和J通常状况下呈气态;反应①是化工生产中的一种重要的固氮反应。
(1)单质E的结构式_____________
(2)F和H2O反应的化学方程式为_____________________________,该反应中被氧化与被还原的物质的物质的量之比是_________________
(3)铵盐H中阳离子的电子式_______________,检验H 中阳离子的方法是____________________
_____________________________________________________________________________
废铁屑(含铁锈)可用于地下水脱氮,某课题小组模拟地下水脱氮过程,并研究脱氮原理及脱氮效果。
(1)原料预处理
①先用稀硫酸洗涤废铁屑,其目的是(用离子方程式表示)______________________,然后用蒸馏水洗涤至中性;②将KNO3溶液的pH调至2.5;③为防止空气中的O2对脱氮的影响,应向KNO3溶液中通入________(写化学式)。
(2)脱氮原理的研究
右图表示足量铁屑还原上述KNO3溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息回答:
①t1时刻前该反应的离子方程式:__________________。
②t1时刻后,该反应仍在进行,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因
是___。
(3)脱氮效果的研究
①将铁屑和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,可以提高脱氮效果,其原因是 。
②正常地下水中含有CO32-,会影响脱氮的效果,结合文字和化学用语回答其原因(答两点) 。