碳酸钠有两种化合物,碳酸钠(Na2CO3)和碳酸氢钠(NaHCO3),其中碳酸钠最为重要,在工业上有广泛的应用。在生活中,碳酸氢钠是常用的发酵剂的主要成分。完成下列计算:
(1)某天然碱的化学组成可能为aNa2CO3・bNaHCO3・cH2O(a、b、c为正整数),为了确定其成分:称取天然碱样品7.3g,充分加热后得到水的质量为0.9g,二氧化碳的质量为1.1g。该天然碱的化学式为____________。
(2)为了测定某发酵剂样品中碳酸氢钠的含量,取样品n克,充分灼烧以后,称的残留固体质量为m克(假设其他成分不分解)。则样品中碳酸氢钠的质量:_________(填含n、m的计算式)。
(3)已知酸性强弱顺序为:H2CO3 > HCO3- > HX。取由0.4molNaX、0.2molNa2CO3和0.1molNaHCO3组成的混合物,溶于200mL水中,往所得溶液中通入一定量的CO2气体,反应明显分两步,完成下列表格。
CO2(mol) | 0.05 | 0.15 | 0.6 |
NaX(mol) | ____ | ____ | ____ |
Na2CO3(mol) | ____ | ____ | ____ |
NaHCO3(mol) | ____ | ____ | ____ |
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硫化氢与浓硫酸发生如下反应:H2S+H2SO4(浓)→S↓+SO2↑+2H2O加热条件下,单质硫与浓硫酸又会发生如下反应:S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O
计算:
(1)若98%浓硫酸可表示为H2SO4•aH2O,则a=__;若要把该浓硫酸转化为H2SO4•H2O,则98%浓硫酸与加入水的质量比为_____。
(2)一定条件下,将0.1mol H2S气体通入足量浓硫酸中,生成b mol SO2,则 b的取值范围是_______。
(3)在50mL、4.0mol/L的NaOH溶液中,通入H2S气体并充分反应,然后,小心蒸发,得到不含结晶水的白色固体.通入H2S的物质的量为x mol,生成的白色固体的质量为7.9g,通过计算确定白色固体的可能成分及每种成分的质量(结果保留一位小数)_______。
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有同学研究从矿石开始到产出钢铁的工艺流程。
(1)将6.62g铁矿石样品投入足量的盐酸中完全溶解后过滤,滤渣中不含铁元素。在滤液中加过量的NaOH溶液,充分反应,过滤、洗涤、灼烧得4.80g Fe2O3。求该铁矿石含铁的质量分数。___________
(2)现以该铁矿石为原料炼铁,若生产过程中铁元素损失4%,计算每生产1.00吨生铁(含铁96%),至少需要这种铁矿石多少吨?(保留两位小数)___________
(3)取某钢样粉末28.12g(假设只含Fe和C),在氧气流中充分反应,得到CO2气体224mL(标准状况),计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。___________
(4)再取三份不同质量的上述钢样粉末,分别加到100mL相同浓度的H2SO4溶液中,充分反应后,测得的实验数据如下表所示:
实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
加入钢样粉末的质量/g | 2.812 | 5.624 | 8.436 |
生成气体的体积/L(标准状况) | 1.120 | 2.240 | 2.800 |
计算硫酸溶液的物质的量浓度___________
(5)若在实验Ⅱ中继续加入mg钢样粉末,计算反应结束后剩余的固体质量为多少?(用含m的代数式表示)___________
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硝酸铜是重要的化工原料,以下三种方法均可得到硝酸铜。
已知:2NO2+2NaOH=NaNO3+ NaNO2+H2O ,NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O(以下涉及到的气体体积均为标准状况下数据):
(1)甲组用a克Cu粉,在加热的条件下,与空气充分反应,然后将生成的CuO全部溶于VmL稀硝酸中,制得硝酸铜溶液,则所需稀硝酸的浓度至少为_______mol/L,需要质量分数为ω%,密度为ρg/cm3的浓硝酸_______mL(均用最简分式表示)。
(2)乙组用b克Cu粉,全部溶于过量的稀硝酸中,溶液质量增重_____克,将生成的气体通入足量NaOH溶液中并同时通入氧气的体积至少_______L才能使生成的气体吸收完全(均用最简分式表示)。
(3)丙组取某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。列式计算原混合酸中硝酸的物质的量是多少?____________硫酸的物质的量浓度多少?_________
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黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿等是工业炼铜的常用原料。完成下列计算:
(1)某种黄铜矿中铜的质量分数为0.25,生产1吨纯铜理论上需要这种铜矿_______吨。
(2)实验室以黄铜矿为原料模拟工业炼铜时会产生SO2,用200 mL 1 mol/L的NaOH溶液吸收后,将溶液低温蒸干,得到不含结晶水的固体19.98 g,求所得固体的成分及物质的量。__________
(3)斑铜矿的主要成分M由Cu、Fe、S三种元素组成,其中Cu、Fe元素的质量比为40∶7。常温下将5.04 g M粉末全部溶于过量浓HNO3中,反应后的溶液加水稀释至500 mL,测得其pH=0。向溶液中滴加5 mol/L的NaOH溶液,当加入126 mL后,沉淀质量不再增加,求M的化学式。__________
(4)以辉铜矿为原料火法炼铜,其原理是:
2Cu2S+3O2 → 2Cu2O+2SO2; Cu2S+2Cu2O → 6Cu+SO2↑。
将含3 mol Cu2S的辉铜矿与一定量的空气(氮气、氧气的体积比为4:1)在密闭容器中充分反应(假设各步反应都完全),得到单质铜3 mol,求所得气体中SO2的体积分数。__________
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硫铁矿石(主要成分FeS2)用于工业制硫酸,其排出的矿渣在一定条件下以磁性氧化铁为主。经磁选获得精矿,可直接用于高炉炼铁。已知某精矿的主要成分是磁性氧化铁( Fe3O4)和Fe2O3及杂质(杂质不含铁、硫、氧元素,且杂质不耗氧)。请回答下列问题:
(1)某硫铁矿石中(杂质不含铁、硫)含硫的质量分数是0.360,则该硫铁矿石中含铁元素的质量分数是________(答案用小数表示,保留3位小数)。
(2)如用上述硫铁矿石制硫酸,矿渣经磁选获得精矿,直接用于高炉炼铁,当制得98.0%的硫酸1.92吨时(不考虑硫的损失),则炼铁厂(不计选矿及炼铁时铁的损耗)最多可生产含碳4.00%的生铁____吨(答案保留3位小数)。
(3)煅烧硫铁矿常用富氧空气。从沸腾炉排出的气体成分如下表。如果精矿中铁、氧的物质的量之比为n (Fe):n(O)=5:7,则富氧空气中O2和N2的体积比(最简单的整数比)为_________。
气体 | SO2 | N2 | O2 |
物质的量 | 10 | 58 | 6 |
(4)炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28.12g(假设只含Fe和C),在氧气流中充分反应,得到CO2气体224mL(标准状况下)。
①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为________(最简单的整数比)。
②再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中,充分反应后,测得的实验数据如下表所示:
实验序号 | I | II | III |
加入钢样粉末的质量(g) | 2.812 | 5.624 | 8.436 |
生成气体的体积(L)(标准状况) | 1.120 | 2.240 | 2.800 |
则该硫酸溶液的物质的量浓度为________________。
③若在上述实验II中继续加入m g钢样粉末,计算反应结束后剩余的固体质量为多少?(写出必要的步骤,答案保留3位小数)_______________。
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工业上采用氨的催化氧化制备硝酸,其反应如下:
4NH3+5O2→4NO+6H2O
4NO+3O2+2H2O→4HNO3
设空气中氧气的体积分数为0.20,氮气的体积分数为0.80
(1)为使NH3恰好完全氧化为NO,氨﹣空气混合物中氨的体积分数为______
(2)1mol NH3完全转化HNO3,若在此过程中不补充水,则所得HNO3溶液的质量分数为______(保留2位小数)
(3)已知NH3完全转化NO的转化率为95%,由NO转化HNO3的转化率为92%.请计算用17吨NH3可制取质量分数为0.63的硝酸溶液______________吨?
(4)硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收,有关的化学反应为:
2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2↑ ①
NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2↑ ②
若每生成1mol CO2,吸收溶液质量就增加40g.计算吸收液中NaNO2和NaNO3物质的量之比______________.
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已知:CO和H2在Co做催化剂、温度为160℃~200℃时,可以合成汽油(即分子中含5至8个碳原子的烷烃).
(1)用CnH2n+2表示汽油,写出上述反应的化学方程式_______(需配平)
(2)若向密闭的合成塔内通入CO和H2,恰好完全反应,此时塔内压强降至反应前的,通过计算说明是否生成汽油______________________.
(3)以天然气、焦炭、水为初始原料,可以制得CO和H2,进而人工合成汽油.(流程示意图如下,反应③的H2也由反应①得到.)
若反应①、②、③的转化率均为100%,且将反应①中得到的CO2和H2全部用于合成人工汽油.
(a)通过计算说明上述方案能否得到理想的产品________________.
(b)当CO2的使用量应控制为反应①中CO2产量的_____(填比例范围),可以得到理想的产品.
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铜和铜合金广泛用于电气、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。
(1)以含Cu2S80%的精辉铜矿为原料冶炼金属铜()。若生产含Cu量为97.5%的粗铜48t,则生产SO2_________L(标准状况下);需要精辉铜矿_______t(保留一位小数)。
(2)高温时,Cu2S和O2在密闭容器中实际发生的反应为以下两步:
2Cu2S+3O22Cu2O+ 2SO2、2Cu2O+ Cu2S6Cu+ SO2↑
取amol Cu2S和bmol空气(设氧气占空气体积的20%)在高温下充分反应。根据下列几种情况回答问题(反应前后温度、容器体积不变):
①若反应后剩余固体只有Cu,则a和b的关系是___________。
②若反应后剩余固体是Cu2S和Cu,则反应前容器内压强(P1)与反应后容器内压强(P2)的关系是_______。
③若反应后容器内的压强小于反应前,通过分析,确定反应前后容器内固体的成分___________。
(3)可用纯度为80%的精辉铜矿制备胆矾。称取8.0g矿样,溶解在40mL14.0mol/L的浓硝酸中(杂质不反应),反应为: 2Cu2S+14H++10NO3-→4Cu2++2SO42-+5NO↑+5NO2↑+7H2O。过滤后向所得溶液再加入适量的铜和稀硫酸,充分反应前后,将该溶液蒸发结晶。计算理论上最多可得到CuSO4·5H2O晶体多少克_______?
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氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物,已知Cu2O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应,生成Cu2+和单质铜。
(1)现有8克氧化铜被氢气还原后,得到红色固体6.8克,其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是_________;
(2)若将6.8克上述混合物与足量的稀硫酸充分反应后过滤,可得到固体__________克;
(3)若将6.8克上述混合物与一定量的浓硝酸充分反应;
①生成标准状况下1.568升的气体(不考虑NO2的溶解,也不考虑NO2与N2O4的转化),则该气体的成分是___________,其物质的量之比是_____________;
②把得到的溶液小心蒸发浓缩,把析出的晶体过滤,得晶体23.68克.经分析,原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中.求所得晶体的化学式为____________________。
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