- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
盐酸、硫酸和硝酸都是重要的化工原料,也是化学实验室里必备的重要试剂。请回答下列问题:
(1) 常温下,可用铁、铝制的容器盛放浓硫酸,说明浓硫酸具有 性,用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在纸上,纸逐渐变黑,说明浓硫酸具有 性,实验室不能用浓硫酸干燥氨气,说明硫酸具有 性。
(2) 硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料,工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。右图所示制备方法符合“绿色化学”思想的
是 (填序号)。
(3) ①在100ml 18 mol/L浓硫酸中加入过量铜片,加热使之充分反应,产生的气体在标准状况下的体积可能是 。
②若使上述反应中剩余的铜片继续溶解,可向其中加入硝酸钠,写出反应的离子方程式 。
(4) 某同学向浸泡铜片的稀盐酸中加入H2O2后,铜片溶解,并且该反应的产物只有氯化铜和水,则反应的化学方程式为 。
正确答案
(1)强氧化性 , 脱水性 , 酸性
(2)③
(3)① D ② 3Cu+2NO3-+8H+= 3Cu2+ +2NO+4H2O
(4)Cu+2HCl+H2O2=CuCl2+2H2O
试题分析:(2)绿色化学的理念就是没有污染或污染很少,①②均产生污染性氮氧化物气体,③中不产生。(3)与金属反应的浓硫酸一半作为氧化剂被还原为二氧化硫,但随反应进行硫酸浓度降低到一定程度会不与金属铜反应,故反应产生气体的量要小于20.16L。在加入硝酸钠,硝酸根离子在酸性条件下氧化铜,双氧水也是这个作用。
(12分)原子序数由小到大排列的X、Y、Z三种短周期元素,已知三种元素的原子序数之和等于16,单质X2 、Y2 、Z2之间有如下转化关系(反应条件已略)。已知:甲、乙分子中均含有10个电子;丙分子中含有15个电子。请回答:
(1)Y2的电子式是___ ______;该分子中有 个σ键, 个π键。
(2)甲属于(填“极性”或“非极性”) 分子;晶体中甲分子的配位数为 。
(3)乙分子的VSEPR模型名称为 ,分子的立体构型名称为 。
(4)写出乙与Z2反应生成丙的化学方程式 。
(5)工业上用氧化铝、碳和乙在1400℃条件下反应,制取由元素Y和Al组成的化合物丁,同时还有CO和X2生成。已知反应中消耗1mol乙,可生成1.5molCO和1.5molX2。写出反应的化学方程式: ,氧化剂为 。
正确答案
(12分)
(1)N2的电子式(1分);1(1分);2(1分)
(2)极性(1分);4(1分)
(3)四面体(1分);三角锥形(1分)
(4)4NH3+6O24NO+6H2O(2分)
(5)Al2O3+2C+2NH32AlN+3CO+3H2(2分) NH3(1分)
略
(7分) 喷泉是一种常见的自然现象,产生原因是存在压强差。
试根据下图,回答下列问题:
(1)在图A的烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是( )。
A.HCl和H2O B.SO2和饱和NaHSO3溶液
C.Cl2和饱和NaCl溶液 D.CO2和NaOH溶液
(2)在图B的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,可能产生喷泉的是( )
A.Cu与稀盐酸 B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸 D.NaHCO3与浓盐酸
(3)如果提供如图C的装置,引发喷泉的方法和原理是
。
正确答案
(1)BC(2分) (2)D (2分)
(3)挤压胶头滴管(1分),水进入烧瓶,氨气溶解,烧瓶内压强减小,打开止水夹(1分),大气压把烧杯内的水压入烧瓶,发生喷泉(1分)
必须明确,喷泉产生的根本原因是存在压强差。
(1)SO2在饱和NaHSO3溶液、Cl2在饱和NaCl溶液中根本不能溶解,不会产生压强差;而HCl极易溶于H2O,CO2可被NaOH溶液吸收,可形成压强差而产生喷泉。
(2)本题目产生喷泉的思路为通过在下面的锥形瓶中加入化学物品,在水溶液中产生气体,使其压强增大,故选择D。
(3)见答案。
煤是重要的化工原料,用煤作燃料,不仅存在浪费,而且因烟煤中含有硫的化合物(如FeS2),燃烧时会生成SO2气体造成环境污染。
设某具有30万户人口的中等城市,每户每天燃煤5 kg,这种煤中含FeS2 5%,燃烧时,设有90%的硫转化成二氧化硫,被排放到大气中。FeS2燃烧时化学方程式如下:
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
问:(1)燃烧1 t煤,可产生多少千克的SO2?
(2)该中等城市如果全部以上述的煤作燃料,每年(按365天计算)将有多少吨SO2排放到大气中?
正确答案
(1)48 kg (2)26280 t
(1)设产生SO2的质量为x,根据硫元素守恒,得下列关系式:
FeS2 ~ 2SO2
120 2×64
1 t×103 kg·t-1×5%×90% x
x="48" kg
(2)由(1)可知1 t煤燃烧时产生SO2 48 kg,即0.048 t,一年烧煤的质量="0.005" t×30×104×365=5.475×105 t
所以一年产生的SO2的质量=5.475×105×0.048 t="26280" t
硫酸、硝酸和盐酸既是重要的化工原料也是化学实验室里必备的试剂。
(1)常温下,可用铝槽车装运浓硫酸,这是因为浓硫酸具有 性;硝酸应保存在棕色试剂瓶中,这是因为硝酸具有 性;敞口放置的浓盐酸浓度会减小,这是因为盐酸具有 性。
(2)①在100 mL 18 mol·L-1的浓硫酸中加入过量的铜片,加热使之充分反应,产生的气体在标准状况下的体积为13.44 L,则参加反应的铜片的质量为 (选填序号);
a.115.2 g b.76.8 g c.57.6 g d.38.4 g
②若使上述①中反应剩余的铜片继续溶解,可向其中加入硝酸钠,写出反应的离子方程式: 。
(3)工业制盐酸是以电解饱和氯化钠溶液为基础进行的,该电解过程中阳极的电极反应式为: 。
正确答案
(1)(3分)强氧化 不稳定 挥发
(2)(3分)d(1分) 3Cu + 8H+ + 2NO3—=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O(2分)
(3)(2分)2Cl— — 2e—=Cl2↑
试题分析:(1)由于浓硫酸具有强氧化性,在常温下能使铝发生钝化,所以常温下,可用铝槽车装运浓硫酸;浓硝酸见光易分解生成NO2、氧气和水,所以硝酸应保存在棕色试剂瓶中;由于浓盐酸易挥发,所以敞口放置的浓盐酸浓度会减小。
(2)①标准状况下13.44L气体的物质的量=13.44L÷22.4L/mol=0.6mol,根据方程式2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+2H2O+SO2↑可知,参加反应的铜的物质的量是0.6mol,质量=0.6mol×64g/mol=38.4g,答案选d。
②由于随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐降低。而铜与稀硫酸不反应,因此反应中硫酸过量。又因为在酸性条件下硝酸盐具有强氧化性,因此能氧化剩余的铜,反应的离子方程式为3Cu + 8H+ + 2NO3—=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O。
(3)电解池中阳极失去电子,发生氧化反应。因此惰性电极电解饱和食盐水时阳极是氯离子放电,电极反应式为2Cl— — 2e—=Cl2↑。
某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究,过程如下。
实验I:
(1)取形状、大小均相同的铝丝分别与等体积的、PH相同的盐酸、稀硫酸反应,随反应进行,盐酸中生成气体的速率明显比硫酸中生成气体的速率快,对此原因,你认为合理的猜测是下列的 (填写相应的字母);
a. 盐酸的物质的量浓度大于硫酸的物质的量浓度
b. Cl-能促进此反应的进行
c. SO42-能抑制此反应的进行
d. 硫酸使铝发生钝化
(2)为了探究反应速率不同的原因,请你根据所提供的药品,填写实验方案中的空白部分。
药品:氯化钠固体、硫酸钠固体、硫酸铜固体、氯化铜固体、6mol/L盐酸、3mol/L硫酸、18.4mol/L硫酸、5mol/L硝酸。
方案:取两支试管,分别加入形状、大小均相同的铝丝和等体积的 (填写相应的试剂,下同),再向其中的一支试管中加入适量的 固体并振荡使固体溶解,观察实验现象。
实验探究:略。
实验II:
取足量的形状、质量均相同的铝丝分别与等体积的6mol/L的盐酸、6mol/L氢氧化钠溶液反应,待反应停止后取出剩余的铝丝洗净、干燥、称量,剩余铝丝的质量关系是前者 后者(填“大于”或“小于”或“等于”);观察反应后的液体,发现铝与盐酸反应后所得的液体是黑色浑浊的,试管底部有少量黑色沉淀,对此现象,同学们进行了如下探究:
(1)提出猜想
同学们查找资料后获得如下信息:工业上用电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的,所以得到的氧化铝中可能还含有微量的氧化铁和二氧化硅两种杂质,据此,同学们提出如下猜想:
猜想1:此黑色固体是铁单质,可能是电解得到的铝与杂质反应生成的,相应的化学反应方程式为 ;
猜想2:此黑色固体是硅单质,是电解得到的铝与二氧化硅反应生成的。
猜想3:此黑色固体是铝单质,是铝与盐酸反应时因反应过快而变成粉末分散到溶液中;
猜想4:此黑色固体可能是上述若干种单质组成的混合物。
(2)设计实验方案并完成相关实验:
将反应后所得的液体进行过滤、洗涤,分别取少量固体置于两支试管中,完成下列实验:
① 向其中的一支试管中加入足量的稀盐酸,观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解,证明猜想 一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)。
② 向另一试管中加入足量的氢氧化钠溶液,观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解,证明猜想 一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”);
(3)得出结论
综合实验①②的现象,可推知猜想 (填“1”、“2”、“3”、“4”)是正确的,固体溶解在氢氧化钠溶液中的离子方程式为: 。
正确答案
实验I:(1)bc;(2分)(2)3mol/LH2SO4、氯化钠固体(或6mol/LHCl、硫酸钠固体)(2分)
实验II:大于(2分)(1)2Al+Fe2O32Fe + Al2O3;(3分)
(2)①2(1分);②1(1分);
(3)3(1分),2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;(3分);
实验I:(1)两实验现象的差异原因应从反应物组成的不同点去寻找,此题中其他条件均相同,不同的是盐酸中含有Cl-而硫酸中含有SO42-,所以从这个方面思考即可得答案;
(2)根据控制变量法和对比实验法,在控制其他条件相同时,只让两实验中有一个变量不同。如:都用稀硫酸,但其中一份加入Cl-而另一份不加Cl-,即可得出结论(类似方法亦可)。
实验II:由化学方程式可知,等物质的量的HCl与NaOH相比,NaOH消耗的铝更多,所以留下的铝就少,故“前者大于后者”;
(1)根据信息和有关物质的性质,可以看出黑色固体可能是铝、铁、硅三种单质中的一种或几种,从而提出猜想。猜想1中铁的生成是由于电解法时生成的铝能与氧化铁发生铝热反应,由此可写出相应的化学反应方程式;猜想2的化学反应方程式根据题意就可直接写出;
(2)①在盐酸中固体完全溶解,证明一定不含硅,所以猜想2一定不正确;
②在氢氧化钠溶液中固体完全溶解,证明一定不含铁,所以猜想1一定不正确;
(3)综合(1)(2)中相应的结论,可知此固体只含有铝,故猜想3正确,猜想4不正确,固体是铝,铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的转化率α(H2O)=________。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中
T1____573K(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1
不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,
NO产率下降的原因 。
(4)吸收塔中发生反应的化学方程式为:
。
(5)上述工业流程中,采用了循环操作工艺的是 (填序号)
(6)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,如果不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:_____________________________。
正确答案
(1)① 1(2分); ② 50%(2分); (2)< (1分)
(3)温度高于900℃时,平衡向左移动。(1分)
(4)2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO(2分。1个方程式1分)
(5)⑤(1分)
(6)CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) △H=-867kJ/mol(2分)
略
硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
(1)据测算,接触法制硫酸过程中,若反应热都未被利用,则每生产1 t 98%的硫酸需消耗3.6×105 kJ的热量。请通过计算判断,若反应SO2(g)+O2(g)
SO3;ΔH="-98.3" kJ·mol-1放出的热量能在生产过程中得到充分利用,则每生产1 t 98%的硫酸只需外界提供(或可向外界输出)多少千焦热量?(H2SO4的摩尔质量为98 g·mol-1)
(2)CuFeS2是黄铁矿的另一成分,燃烧时,CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为 。
(3)硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度的不同而变化(见下表)。
已知CuSO4在低于660 ℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因 。
正确答案
(1)6.23×105 kJ的热量
(2)4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2
(3)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度的升高,平衡向逆反应方向移动,SO3的物质的量减少,所以CuSO4的量减少
(1)SO2~SO3~H2SO4 放出的热量
98 g 98.3 kJ
1×106×98% g x
=
x=9.83×105 kJ
9.83×105 kJ-3.6×105 kJ=6.23×105 kJ
所以可向外界输出6.23×105 kJ的热量
(2)4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2
(3)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度的升高,平衡向逆反应方向移动,SO3的物质的量减少,所以CuSO4的量减少
向一个小烧杯中加入20克蔗糖,加3~4滴水,再加入20ml浓硫酸,观察到的实验现象是:烧杯发热、蔗糖变黑、体积膨胀,变成疏松多孔的海棉状的炭,并放出有制激性气味的气体。这个过程表现出浓硫酸的特性是 。
正确答案
吸水性、脱水性、强氧化性。
本题能力层次为D,浓硫酸吸水会放出大量的热,为后面发生的反应提供热量,浓硫酸的脱水可以使蔗糖“炭化”,在受热的情况下浓硫酸和碳反应生成有刺激性气味的SO2气体。2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。
学法指导:浓硫酸有很强的吸水性,可以做干燥剂,吸水同时会放热;浓硫酸能按水的组成比脱去纸、棉布、木条等有机物中的氢、氧元素,也就是平时说的“脱水”;浓硫酸有很强的氧化性(比稀硫酸强)能和大多数金属(如Cu)或非金属(如C)起氧化还原反应。
短周期元素X、Y、Z在周期中位置关系如图所示。
(1)X元素的单质分子式是________,若X核内中子数与质子数相等,X单质的摩尔质量是__________。
(2)Z元素的单质是一种_______色的_________体。该单质与铁粉反应的化学方程式为_______________________________。
(3)Y元素的单质与H2O反应的化学方程式为___________________________,若1molY单质反应,转移
___________mol电子。
正确答案
(1)He;4g/mol
(2)淡黄;固;Fe+SFeS
(3)2F2+2H2O==4HF+O2;2
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