【題目】氨基磺酸(H2NSO3H)是一元固體強酸,俗稱“固體硫酸”,易溶于水和液氨,不溶于乙醇,在工業(yè)上常用作酸性清洗劑、阻燃劑、磺化劑等。某實驗室用尿素和發(fā)煙硫酸(溶有SO3的硫酸)制備氨基磺酸的流程如圖:
已知“磺化”步驟發(fā)生的反應為:
①CO(NH2)2(s)+SO3(g)H2NCONHSO3H(s) ΔH<0
②H2NCONHSO3H+H2SO42H2NSO3H+CO2↑
發(fā)生“磺化”步驟反應的裝置如圖1所示:請回答下列問題:
(1)下列關于“磺化”與“抽濾”步驟的說法中正確的是____。
A.儀器a的名稱是三頸燒瓶
B.冷凝回流時,冷凝水應該從冷凝管的B管口通入
C.抽濾操作前,應先將略小于漏斗內(nèi)徑卻又能將全部小孔蓋住的濾紙平鋪在布氏漏斗中,稍稍潤濕濾紙,微開水龍頭,抽氣使濾紙緊貼在漏斗瓷板上,再轉(zhuǎn)移懸濁液
D.抽濾結(jié)束后為了防止倒吸,應先關閉水龍頭,再拆下連接抽氣泵和吸濾瓶之間的橡皮管
(2)“磺化”過程溫度與產(chǎn)率的關系如圖2所示,控制反應溫度為75~80℃為宜,若溫度高于80℃,氨基磺酸的產(chǎn)率會降低,可能的原因是____。
(3)“抽濾”時,所得晶體要用乙醇洗滌,則洗滌的具體操作是____。
(4)“重結(jié)晶”時,溶劑選用10%~12%的硫酸而不用蒸餾水的原因是____。
(5)“配液及滴定”操作中,準確稱取2.500g氨基磺酸粗品配成250mL待測液。取25.00mL待測液于錐形瓶中,以淀粉-碘化鉀溶液做指示劑,用0.08000molL-1的NaNO2標準溶液進行滴定,當溶液恰好變藍時,消耗NaNO2標準溶液25.00mL。此時氨基磺酸恰好被完全氧化成N2,NaNO2的還原產(chǎn)物也為N2。
①電子天平使用前須____并調(diào)零校準。稱量時,可先將潔凈干燥的小燒杯放在稱盤中央,顯示數(shù)字穩(wěn)定后按____,再緩緩加樣品至所需質(zhì)量時,停止加樣,讀數(shù)記錄。
②試求氨基磺酸粗品的純度:____(用質(zhì)量分數(shù)表示)。
③若以酚酞為指示劑,用0.08000molL-1的NaOH標準溶液進行滴定,也能測定氨基磺酸粗品的純度,但測得結(jié)果通常比NaNO2法____(填“偏高”或“偏低”)。
【答案】A 溫度過高,SO3氣體在硫酸中的溶解度小,逸出快,反應①接觸不充分轉(zhuǎn)化率降低;同時溫度升高,反應①平衡向逆反應方向移動 關小水龍頭,向布氏漏斗中加入乙醇至恰好完全浸沒沉淀,待乙醇完全濾下后重復此操作2~3次 氨基磺酸在水溶液中可發(fā)生反應:H2NSO3H+H2ONH4HSO4;稀H2SO4可提供H+與SO42-促使該平衡逆向移動 (通電)預熱 去皮鍵(歸零鍵) 77.60% 偏高
【解析】
發(fā)煙硫酸和尿素在磺化步驟轉(zhuǎn)化為氨基磺酸,反應①為放熱反應,同時反應因為有氣體參與,則通過改變溫度和壓強可以影響產(chǎn)率;因為氨基磺酸為固體,則過濾時可采用抽濾;得到的氨基磺酸可能混有雜質(zhì),則要經(jīng)過重結(jié)晶進行提純,最后干燥可得到純凈的氨基磺酸。
(1)A.儀器a的名稱是三頸燒瓶,故A正確;
B.冷凝回流時,冷凝水應該下進上出,即從冷凝管的A管口通入,故B錯誤;
C.向漏斗內(nèi)轉(zhuǎn)待抽濾液時,應用傾析法先轉(zhuǎn)移溶液,待溶液快流盡時再轉(zhuǎn)移沉淀,不能直接轉(zhuǎn)移懸濁液,故C錯誤;
D.抽濾結(jié)束后為了防止倒吸,應先拆下連接抽氣泵和吸濾瓶之間的橡皮管,再關閉水龍頭,故D錯誤;
綜上所述,答案為A。
(2)氣體的溶解度隨溫度升高而降低,則溫度過高,SO3氣體在硫酸中的溶解度小,逸出快,反應①接觸不充分轉(zhuǎn)化率降低;同時溫度升高,反應①平衡向逆反應方向移動,故答案為:溫度過高,SO3氣體在硫酸中的溶解度小,逸出快,反應①接觸不充分轉(zhuǎn)化率降低;同時溫度升高,反應①平衡向逆反應方向移動;
(3)洗滌的具體操作為關小水龍頭,向布氏漏斗中加入乙醇至恰好完全浸沒沉淀,待乙醇完全濾下后重復此操作2-3次,故答案為:關小水龍頭,向布氏漏斗中加入乙醇至恰好完全浸沒沉淀,待乙醇完全濾下后重復此操作2~3次;
(4)“重結(jié)晶”時,溶劑選用10%~12%的硫酸是為了防止氨基磺酸洗滌時因溶解而損失,因為氨基磺酸在水溶液中可發(fā)生反應:H2NSO3H+H2ONH4HSO4;稀H2SO4可提供H+與SO42-促使該平衡逆向移動,故答案為:氨基磺酸在水溶液中可發(fā)生反應:H2NSO3H+H2ONH4HSO4;稀H2SO4可提供H+與SO42-促使該平衡逆向移動;
(5)①電子天平在使用時要注意使用前須(通電)預熱并調(diào)零校準,稱量時,要將藥品放到小燒杯或濾紙上,注意要先按去皮鍵(歸零鍵),再放入藥品進行稱量,故答案為:(通電)預熱;去皮鍵(歸零鍵);
②亞硝酸鈉與氨基磺酸反應后的產(chǎn)物均為氮氣,根據(jù)氧化還原反應原理可知,亞硝酸與氨基磺酸以1:1比例反應,可知,則2.500g氨基磺酸粗品中氨基磺酸粗品的純度=,故答案為:77.60%;
③因為氨基磺酸粗品中混有硫酸,則用NaOH標準溶液進行滴定,會使測得結(jié)果通常比NaNO2法偏高,故答案為:偏高。
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【題目】圖中所示的裝置圖能夠達到實驗目的是( )
A. 配制一定濃度的稀硫酸
B. 實驗室制備Fe(OH)2
C. 比較氯、碳、硅三種元素的非金屬性強弱
D. 加熱熔融NaOH固體
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【題目】已知化學反應A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示,下列敘述中正確的是( )
A.每生成2molAB(g)吸收的熱量為(a﹣b)kJ
B.該反應是放熱反應
C.1molA2(g)和1molB2(g)具有的總能量大于2molAB(g)具有的總能量
D.斷裂1molA﹣A鍵和1molB﹣B鍵,放出akJ能量
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【題目】能源是現(xiàn)代文明的原動力,通過化學方法可以使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化,從而開辟新能源和提高能源的利用率,請回答下列問題。
(1)①工業(yè)合成氨反應:N2+3H22NH3是放熱的可逆反應,反應條件是高溫、高壓,并且需要合適的催化劑。已知1molN2完全反應生成NH3可放出92kJ熱量。如果將10molN2和足量H2混合,使其充分反應,放出的熱量___(填“大于”、“小于”或“等于”)920kJ。
②已知斷開1molNN鍵吸收的能量為945.6kJ,形成1molN﹣H鍵放出的能量為391kJ,根據(jù)化學方程式N2+3H22NH3,生成標準狀況下44.8LNH3時放出的能量為92.4kJ,則斷開1molH﹣H鍵吸收的能量是___。
(2)某實驗小組同學進行如圖1所示實驗,以檢驗化學反應中的能量變化。請根據(jù)你掌握的反應原理判斷,②中的溫度___(填“升高”或“降低”)。反應過程___(填“①”或“②”)的能量變化可用圖2表示。
(3)已知化學反應A2(g)+B2(g)═2AB(g)的能量變化如圖2所示,該反應是___(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(4)用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構如圖3所示:
①則d電極是___(填“正極”或“負極”),c電極的電極反應式為___。
②若線路中轉(zhuǎn)移2mol電子,則該燃料電池理論上消耗的O2在標準狀況下的體積為___L。
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【題目】設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是
A. 常溫下,2.7g鋁片投入足量的濃硫酸中,鋁失去的電子數(shù)為0.3NA
B. 標準狀況下,2.24LSO3中所含原子數(shù)為0.4 NA
C. 常溫常壓下,16gO2和O3的混合氣體中所含原子數(shù)目為NA
D. 在一定條件下lmolN2與3molH2反應生成的NH3分子數(shù)為2NA
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【題目】I.碳元素廣泛存在于自然界中,對人類生命和生活具有重要意義。含碳化合物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設中有廣泛的應用。
(1)碳元素原子核外有_____個未成對電子,最外層有_____種能量不同的電子。CH4 分子的空間構型為_____,是_____分子。(填“極性”或“非極性”)
(2)碳和硅是同主族元素,下列能說明二者非金屬性相對強弱的是_____(填編號)
a.CH4的穩(wěn)定性比SiH4強 b.SiH4的沸點比CH4高
c.碳酸是強酸,硅酸是弱酸 d.碳原子半徑比硅原子小
II.氮化硅(Si3N4)是一種重要的陶瓷材料,可用石英與焦炭在800℃氮氣氣氛下合成:3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)
(1)該反應的平衡常數(shù)表達式K_____。已知平衡常數(shù):K(800℃)>K(850℃),則正反應是__________反應(填“放熱”或“吸熱”)
(2)任寫兩種能提高二氧化硅轉(zhuǎn)化率的措施_____、_____。
(3)一定溫度下,在2 L密閉容器內(nèi),充入一定量的反應物,5分鐘時達到平衡,測得容器內(nèi)氣體增加了0.4mol,用CO表示該反應時間內(nèi)的反應速率為_____。
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【題目】在指定環(huán)境中,下列各組離子一定可以大量共存的是
A.某無色溶液:Fe2+、NO、SO、Na+
B.使紫色石蕊試液變紅的溶液:NH、Mg2+、Cl-、K+
C.加入鋁粉放出氫氣的溶液:Na+、Cl-、NH、NO3-
D.使無色酚酞試液顯紅色的溶液:S2-、K+、HCO、Al3+
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【題目】釩和鈦金屬的性能都很優(yōu)越,在航空航天領域用途廣泛;卮鹣铝袉栴}:
(1)鈦元素基態(tài)原子的電子排布式為______________,未成對電子數(shù)為_______________個。
(2)[TiO(H2O2)2]2+配離子呈黃色。提供中心原子孤電子對的成鍵原子是_____________(填元素符號),中心原子的化合價為_____________;配體之一H2O2中氧原子雜化類型為__________,H2O2分子中氧原子的價層電子對互斥模型是______________。
(3)單質(zhì)釩及鈦都是由______________鍵形成的晶體,己知金屬鈦是六方最密堆積,金屬釩是體心立方堆積,則__________(填“鈦”,或“釩”)的空間利用率較大。
(4)碳化釩主要用于制造釩鋼及碳化物硬質(zhì)合金添加劑,其晶胞結(jié)構如圖所示。
(小球為V原子)
①晶胞中碳原子與釩原子的數(shù)量比為____________。
②該晶胞中與碳原子距離最近且相等的碳原子個數(shù)為_____________。
③若合金的密度為dg· cm-3,晶胞參數(shù)α=______nm。
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【題目】對于反應3X(g)+Y(g)Z(g),在其他條件不變時,改變其中一個條件,則生成Z的速率(填“增大”“減小”或“不變”):
(1)升高溫度:____________; (2)增大壓強:____________;
(3)增大容器容積:____________; (4)加入X:______________;
(5)加入Y:______________; (6)壓縮體積:______________;
(7)加入催化劑_____________。
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