(本题共14分)
铝是第二金属,是地壳中含量最多的金属,用途广泛。
51.将某铝土精矿R(Al2O3、Fe2O3)粉末48.8g加入含1mol NaOH的溶液中,发生的反应为:
Al2O3(s)+2NaOH(aq)+ 2H2O(l)→2NaAl(OH)4(aq)
充分反应后,过滤、洗涤、干燥,得到8.0g固体,则该精矿Al2O3的质量分数为 (精确到0.001)。
往滤液中通入CO2,发生的反应为: 2NaAl(OH)4 + CO2→2Al(OH)3↓+ Na2CO3+ H2O,若生成0.5 mol Na2CO3,则生成Al(OH)3 mol。
52.有反应Al2O3(s)+ Na2CO3(s)2NaAlO2(s)+ CO2(g)
2NaAlO2(aq)+ CO2(g) +3H2O→2Al(OH)3↓+ Na2CO3
若以铝土精矿R和Na2CO3为原料,除得到Al2O3外,还得到“赤泥”,其成分为(金属元素均以氧化物形式表示):
Al2O3 | Fe2O3 | Na2O | |
质量分数 | 0.065 | 0.850 | 0.029 |
每1t铝土精矿生产时:得到的赤泥 t(精确到0.001,下同);可制得Al2O3得 t;需要补充购买Na2CO3 kg。
53.取a g Al2O3加入溶质的质量分数为b的硫酸溶液中,充分反应后再往溶液加入一定量的(NH4)2SO4,加热、搅拌,冷却后全部溶液正好转化为45.3 g铝铵矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O,式量:453],则a= ;
求b的值(精确到0.001):
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(14分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为:_____________________________________。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:_________________________________________________________。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol-1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH= ___________;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
⑷ 已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
浓度/(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 ______ v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________;该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。
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为研究(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品组成,称取四份该样品分别逐滴加入相同浓度的NaOH溶液25.0 mL,加热并完全反应,产生NH3的体积(已折算成标准状况,不考虑NH3在水中的溶解)如下表:
实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ |
NaOH体积/mL | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
样品质量/g | 3.62 | 5.43 | 7.24 | 10.86 |
NH3体积/mL | 896 | 1 344 | 1 344 | 896 |
(1)样品中(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量之比为_______________。
(2)NaOH溶液的物质的量浓度为 ________________。
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某芳香烃X是一种重要的有机化工原料,质谱法测定其相对分子质量为92.现以它为初始原料设计出如下转化关系图(部分产物、合成路线、反应条件略去),其中A是一氯代物,F的分子式为C7H7NO2,Y是一种功能高分子材料。
已知:
请根据所学知识与本题所给信息回答下列问题:
(1)X的化学式是_____________,其核磁共振氢谱图有____________个吸收峰;
(2)反应⑤的化学方程式是______________________________;
(3)阿司匹林分子中含有的官能团的名称是______________;1mol阿司匹林与足量NaOH溶液反应最多消耗NaOH的物质的量为_____________________。
(4)Y的结构简式为___________________________________。
(5)有多种同分异构体,其中含有1个醛基和2个羟基的芳香族化合物共有 _________种;
(6)以下是由A和其它物质合成的流程图,
甲→乙反应的化学方程式为_______________________________________________。
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在《圣经·出埃及记》中就已经提到了单质X,为了研究X及其化合物的性质,进行了如下实验:将准确称量的等质量的物质A和B置于充满氩气的容器中充分混合。将容器密闭(p=1.01×105Pa,T=291K)并加热。反应停止后,容器内的压强等于2.66×105Pa(T=300K),而反应的唯一固体产物是一种单质X。在空气中加热氧化物A导致如下的质量损失(相对于起始质量):
温度,K | 566 | 624 | 647 | 878 |
质量损失,% | 2.789 | 3.905 | 4.463 | 6.695 |
生成的物质 | C | D | F | G |
下图还表示了各物质之间的相互转化关系(图中省略了部分物质),B呈黑色,Z呈黄色。
(1)试确定A、F、L、Q、Z的化学式
(2)写出下列化学方程式①A +B;②G + KCN
(3)若容器的容积等于1.00L,试确定所称取的物质A的质量。
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1972年,徐光宪接受了一项军工任务——分离稀土元素镨钕,这两种元素比孪生兄弟还像,分离难度极大。他发现了稀土溶剂萃取体系具有“恒定混合萃取比”基本规律,建立了普遍性的自主创新的串级萃取理论,推导出100多个公式,并成功设计出了整套工艺流程,实现了稀土的回流串级萃取,使镨钕分离系数打破当时的世界纪录,达到了相当高的4。目前工业上已用HDEHP成功地分离出La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd等铈组元素。HDEHP属于磷酸类萃取剂,国内代号为P204,
其结构为 ,其中R为
(1)HDEHP的化学名称为_________________________________。
(2)HDEHP是一个弱酸,在苯和煤油等溶剂中,常以二聚体形式存在,其结构为_____
(3)现用HDEHP萃取La3+的硫酸和硝酸的混合液,经充分振荡分层后,HDEHP层和水层中La3+的浓度之比为55。今有含La3+的水溶液10mL(其中含La3+为5.1mg),用9mLHDEHP按下述两种方法萃取:①9mL HDEHP一次萃取;②9mL HDEHP 每次用3mL、分3次萃取。分别求出水溶液中剩余La3+的量和萃取率。并指出同量的萃取剂,分几次萃取比一次萃取有什么优点和缺点。
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铝及其化合物在生产生活中的应用广泛。
(1)Al4C3用于冶金及催化剂。与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式是:________;14.4g Al4C3与盐酸反应产生的气体是________L(标准状况)。
(2)AlN用于电子仪器。AlN中常混有少量碳,将一定量含杂质碳的AlN样品置于密闭反应器中,通入4.032L(标准状况下的)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g/L(已折算成标准状况,AlN不跟O2反应),则所得气体的摩尔质量为________g/mol,该气体的成分是________(写化学式),该样品中含杂质碳________g。
(3)氯离子插层镁铝水滑石是一种新型的离子交换材料。制备这种水滑石的过程是:MgCl2、AlCl3、NaOH、NaCl溶液,按一定比例混合,在65℃充分反应后,经过滤、洗涤、干燥得到该水滑石。为确定该水滑石的成分,进行如下操作:
①取26.65g样品,在高温下使其充分分解,得到金属氧化物和气体,气体依次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液,这两种液体分别增重9.9g和3.65g;将金属氧化物在无色火焰上灼烧,火焰仍无色。
②另取26.65g样品,加入足量的稀硝酸,使其完全溶解,再加入NaOH溶液至过量,最终得到11.6g白色沉淀。通过计算确定氯离子插层镁铝水滑石的化学式。
(4)氯离子插层镁铝水滑石在空气中放置,缓慢与CO2反应,部分氯离子会被碳酸根离子代替。26.65g样品在空气中放置一段时间后质量变为25.925g,则碳酸根离子代替部分氯离子的水滑石的化学式是________,此过程的化学方程式________。
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恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2 (g) + 3 H2(g) 2NH3(g)
(1)若反应某时刻t时,n t (N2) = 13 mol,n t (NH3) = 6 mol,则a =__________mol;
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%,平衡时NH3的物质的量__________;
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比、下同),n(始)∶n(平) =__________;
(4)原混合气体中,a∶b =__________;
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)= __________;
(6)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3) =__________________。
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计算题
53.某同学查得Ba(OH)2•8H2O晶体在20℃时的溶解度为3.9 g/100g水,则20℃时,Ba(OH)2饱和溶液的质量分数为______________________ (答案保留2位小数) 。
54.过氧化钡(BaO2)是一种常用的氧化剂。工业上制取过氧化钡的方法之一是2BaO+O2
2BaO2。现有16.0吨的氧化钡在足量的氧气中加热反应后,固体的质量变为17.6吨。那么实际参加反应的氧化钡的质量为______________吨。
取不同质量由Ba(OH)2•nH2O和BaCO3组成的样品,加水溶解后加入80 mL 1.0 mol/L的盐酸,并不断地搅拌,所得CO2气体的体积(已换算为标准状况)与加入样品的质量关系通过描点得到下图(在此过程中不考虑Ba(HCO3)2的生成和CO2的溶解)。请计算:
55.在11.58 g样品中BaCO3的质量为多少g?(写出计算过程)
56.化学式Ba(OH)2•nH2O中n的值为多少?(写出计算过程)
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将a g铁粉和b g硫粉混合均匀,在隔绝空气条件下充分加热,然后往反应后的固体混合物中加入足量稀硫酸。若使产生的气体充分燃烧,消耗标准状况下空气的体积为VL(空气中O2的体积分数为0.20)。请通过计算分析V的取值范围。
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