(本题共14分)中学化学中有许多与氮有关的反应。阅读材料,回答问题。
1.氨气和氧气在催化剂存在下的反应方程式为4NH3十5O2→4NO+6H2O完成下列计算:
①生成1molNO消耗氧气的体积为 L(标准状况)。
②5 mol NH3和5 molO2反应生成4 molNO,过量的氨溶于产物水中成为氨水,所得氨水的密度为0.75g/ml,则该氨水的物质的量浓度为_____mol/L。
③.如果没有催化剂,氨氧化生成NO的同时也生成氮气:4NH3十3O2→2N2+6H2O。若4 mol NH3和4 molO2恰好完全反应,则产物气体中NO的物质的量为_____ mol。
2.已知真空管中反应2NO2N2O4,现向一真空管中充入4L标况下的NO2 气体:
①若在上述反应中有50% NO2的转化为N2O4,所得混合气的平均摩尔质量为______g/mol(保留一位小数)。
②将4LNO2通过真空管反应后,恢复到原状况,得到气体3L,其中NO2为_______L。
3.各种氮氧化物(NO、NO2)是主要的大气污染物之一,治理氮氧化物(NOX)废气的方法之一是用NaOH溶液进行吸收,其反应原理可表示如下:
NO2+NO+2NaOH→2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH→ NaNO2+NaNO3+H2O
现有一NO与NO2的混合气体,将其通入50mL 2mol/L的NaOH溶液中,恰好完全吸收,测得溶液中含有NO3― 0.02mol。
①所得溶液中NaNO2的物质的量为 mol;②混合气体中V(NO):V(NO2)= 。
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某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为1.96g的该结晶水合物,分别制成溶液。一份加入足量Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀,随即沉淀变为灰绿色,最后带有红褐色;加热该混合物,逸出能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体;用稀盐酸处理沉淀物,经洗涤和干燥,得到白色固体2.33g。另一份加入含0.001mol KMnO4的酸性溶液,MnO4-恰好完全被还原为Mn2+。请回答以下问题:
(1)该结晶水合物中含有的两种阳离子是 和 ,阴离子是 。(填离子符号)
(2)试通过计算确定该结晶水合物的化学式。 (写出计算过程)
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氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为_________反应(填“吸热”或“放热”)。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为__________________。
① ② ③
(2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
①某温度下,向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH3和1molCO2,反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
②为进一步提高CO2的平衡转化率,下列措施中能达到目的的是_____________
A.提高NH3的浓度 B.增大压强
C.及时转移生成的尿素 D.使用更高效的催化剂
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铁盐在工业、农业、医药等领域有重要的价值。
(1)将55.600g绿矾(FeSO4∙7H2O,式量为278)在高温下加热,充分反应后生成Fe2O3固体和SO2、SO3、水的混合气体,则生成Fe2O3的质量为 ________g;SO2为________mol。
(2)实验室可用以下方法制备摩尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,式量为392]。
Ⅰ.将4.400g铁屑(含Fe2O3)与25mL3mol/L H2SO4充分反应后,得到 FeSO4和H2SO4的混合溶液,稀释溶液至100mL,测得其pH=1。
①铁屑中Fe2O3的质量分数是 ________(保留两位小数)。
Ⅱ.向上述100mL溶液中加入与该溶液中FeSO4等物质的量的(NH4)2SO4晶体,待晶体完全溶解后蒸发掉部分水,冷却至t℃,析出摩尔盐晶体12.360g,剩余溶液的质量为82.560g。
②t℃时,(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度是________g/100g水(保留两位小数)。
(3)黄铁矾是难溶于水且不含结晶水的盐,它由两种阳离子和两种阴离子构成。工业上常用生成黄铁矾的方法除去溶液中的Fe2+,原理是:用氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+的水解产物与溶液中某些离子一起生成黄铁矾沉淀。
实验室模拟工业过程的操作如下:
向1L 0.0500mol/L的稀硫酸中加入16.680g绿矾,完全溶解后,依次加入1.065gNaClO3(式量106.5)和1.610gNa2SO4∙10H2O(式量322),充分反应后,得到9.700g黄铁矾沉淀。所得无色溶液中含有的H+为0.16 mol,SO42—为0.075 mol,Cl—为0.01mol。
计算并确定黄铁矾的化学式。
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工业上生产硫酸的原料,一种是黄铁矿,其主要成分为FeS2(S为-1价);另一种是磁黄铁矿,其主要成分是Fe1-xS(S为-2价),式中x通常为0.1~0.2,既含有Fe2+又含有Fe3+。
生产硫酸时将矿石煅烧,发生反应如下:
① 4 FeS2 + 11 O2→ 2 Fe2O3 + 8 SO2
② 4 Fe1-xS + (7-3x) O2→ 2 (1-x) Fe2O3 + 4 SO2
含FeS272%的黄铁矿10吨,理论上最多可以生产98%的浓硫酸________吨(矿石中无其他含硫物质)。
若磁黄铁矿Fe1-xS中x=0.1,则Fe1-xS中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为________:1。
煅烧矿石时,为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO2,需通入过量20%的空气(其中N2与O2的体积比为4:1,假设无其他气体成分),计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO2的体积分数(用含x的代数式表示)。
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污水处理分析时,常用双硫腙(H2Dz,二元弱酸)把金属离子络合成电中性的物质,再用CCl4萃取络合物,从而把金属离子从水溶液中完全分离出来。如用双硫腙(H2Dz)~CCl4分离污水中的Cu2+时,先发生络合反应:Cu2++2H2DZ Cu (HDZ)2+2H+,再加入CCl4 、Cu (HDZ)2就很容易被萃取到CCl4中。
(1)写出双硫腙和Fe3+络合的离子方程式:_____________________。萃取Fe3+的过程中要控制适宜的酸度,如果溶液的pH过大,其后果是___________________________。
(2)如图是用双硫腙(HzDz)~CCl4络合萃取某些金属离子的酸度曲线,它反映了萃取某些金属离子时适宜的pH范围。E%表示某种金属离子以络合物形式萃取分离的百分率。
某工业废水中含有Hg2+、Bi3+、Zn2+,用双硫腙(H2Dz)~ CCl4络合萃取法处理废水。
①欲完全将废水中的Hg2+分离出来,须控制溶液的pH=________。
②当调节pH=2时,铋(Bi)的存在形式有_________________。
(3)污水中的亚汞离子(Hg2+ 2)必须转换成汞离子(Hg2+)才能用双硫腙络合。某工厂污水中含有较多的氯化亚汞(Hg2Cl2),加入二硫酸钾(K2S2O8)可氧化(Hg2+ 2),写出该反应的化学方程式:________________________。
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将铁和铜混合均匀并平均分成四等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应后,在标准状况下生成NO的体积与剩余金属的质量见下表(设硝酸的还原产物只有NO)。
实验编号 | ①[ | ② | ③ | ④ |
稀硝酸体积/mL | 100 | 200 | 300 | 400 |
剩余金属质量/g | 9.0 | 4.8 | 0 | 0 |
NO体积/L[ | 1.12 | 2.24 | 3.36 | V |
计算:
(1)硝酸的浓度为多少?
(2)③中溶解的Cu的质量为多少?
(3)④中的V为多少?
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取5.48gNa2CO3和NaHCO3的混合物溶于水配成200mL溶液,将溶液分成两等份。
(1)往其中一份溶液中加入300mLBa(OH)2溶液时,恰好使生成白色沉淀的量最多,测得反应后溶液的c(OH-)=0.100mol·L-1 (混合溶液体积改变忽略不计),则原混合物中n(Na2CO3) : n(NaHCO3)=______。
(2)往另一份溶液中缓慢滴加0.l00mol·L-1盐酸,当加入的盐酸体积为300mL时,则收集到的CO2气体在标准状况下的体积为________L(不考虑CO2在水中的溶解)。
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物质结构理论有助于人们理解物质变化的本质,进行分子设计和研究反应规律。请回答下列问题:
(1)第三周期基态原子有2个未成对电子且电负性最大的元素是_____;
(2)金属晶体受到外力作用时易发生形变,而离子晶体容易破裂。试从结构的角度分析其中的主要原因____________;
(3)已知在水中存在平衡2H2O=H3O++OH-。下列分子中,中心原子采取的杂化方式与H3O+中氧原子的杂化方式相同的是_____
a.CH2=CH2中的碳原子 b.NH2-中的氮原子
c.ClO3-中的氯原子 d.NO2-中的氮原子
(4)F、Mg、K三种元素形成的晶体晶胞结构如图所示,一个晶胞中Mg元素的质量分数为________。
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实验室用100 mL0.500mol·L-1的NaOH溶液捕获CO2,一定时间后,测定CO2的吸收量,方法是用盐酸逐滴加入到吸收CO2后的溶液中,产生的CO2气体的物质的量与加入盐酸的体积示意图如下:
求:(1)吸收的CO2在标准状况下的体积是____mL。
(2)盐酸的物质的量浓度是_______mol·L-1。
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