【題目】堿式碳酸銅可用作木材防腐劑、水體殺藻劑等,研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計以下方案制備堿式碳酸銅并進行相關(guān)實驗探究。
Ι.以銅屑為原料制備堿式碳酸銅的裝置如下:
步驟1 連接好裝置,檢查裝置的氣密性,裝藥品。
步驟2 往三頸燒瓶中加入適量的濃硝酸,使銅屑完全反應(yīng)。
步驟3 往步驟2反應(yīng)后的溶液中加入一定比例的Na2CO3和NaOH的混合液,加熱。
步驟4 將三頸燒瓶中的混合物過濾、洗滌、烘干,獲得產(chǎn)物。
已知:ⅰ.堿式碳酸銅為草綠色或綠色結(jié)晶物,易溶于酸,不溶于水,在100℃的水中易分解;
ⅱ.NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;
NO不能單獨與NaOH溶液反應(yīng)。
(1)步驟2中濃硝酸與銅屑反應(yīng)的離子方程式為___________________。
(2)步驟2反應(yīng)一段時間后,須打開止水夾,通入一段時間的空氣,目的是_______。
(3)步驟3對裝置A的加熱方式最好采用____________。
(4)裝置Ι中儀器a的名稱為____,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個裝置不能替代圖1中B裝置的是_____(填裝置序號)。
(5)欲檢驗步驟4獲得的產(chǎn)物中是否含有NO3-,所需的試劑可以是__________。
Ⅱ.探究在一定溫度下,不同的原料配比對產(chǎn)物的影響,實驗數(shù)據(jù)如下:
實驗序號 | V[Cu(NO3)2] /mL (0.5 mo1·L-1) | V(NaOH) / mL (0.5 mo1·L-1) | V(Na2CO3)/ mL (0.25 mo1·L-1) | 沉淀數(shù)量 | 沉淀顏色 |
1 | 2.0 | 2.0 | 1.6 | + | 淺綠色 |
2 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | + + | 淺綠色 |
3 | 2.0 | 2.0 | 2.4 | + + + | 藍色 |
4 | 2.0 | 2.0 | 2.8 | + + + | 藍色 |
注:“+”越多表示沉淀量越多
(6)分析表格數(shù)據(jù)可得:制備堿式碳酸銅最佳的原料配比n[Cu(NO3)2]:n(NaOH) : n(Na2CO3) =___。
Ⅲ.產(chǎn)物組成的測定
(7)堿式碳酸銅的成分有多種,化學(xué)式可表示為mCu(OH)2·n CuCO3。為測定Ι中所得堿式碳酸銅的組成,學(xué)習(xí)小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取3.820 g樣品溶于適量的硫酸中,加水配成l00 mL溶液,取l0.00 mL溶液于錐形瓶中,加適量水稀釋,調(diào)節(jié)溶液pH至3~4,加入過量的KI(2 Cu2+ + 4 I- = 2 CuI↓ + I2),用0.l000 mol·L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(2 S2O32- + I2 = 2I- + S4O62-),接近終點時,加入淀粉指示劑,繼續(xù)滴定至終點,藍色消失。進行平行實驗后,測得平均消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為35.00 mL。該堿式碳酸銅的化學(xué)式為_____
【答案】Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O 使裝置中有毒氣體被NaOH溶液完全吸收 水浴加熱 干燥管或球形干燥管 Ⅲ 硫酸、銅片(或其他合理答案) 2:2:1 4Cu(OH)2·3CuCO3
【解析】
Ι.(1)濃硝酸與銅反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮與水;
(2)反應(yīng)一段時間后生成有毒的氣體氮氧化物,據(jù)此分析作答;
(3)依據(jù)給定的堿式碳酸銅的特性作答;
(4)根據(jù)儀器構(gòu)造分析;B裝置需要防倒吸,據(jù)此考慮作答;
(5)硝酸根離子在酸性條件下具有氧化性,可與銅反應(yīng)生成NO;
Ⅱ.(6)根據(jù)已知堿式碳酸銅的顏色結(jié)合實驗結(jié)果作答;
Ⅲ.(7)根據(jù)滴定過程中各物質(zhì)的量之間的關(guān)系,列出關(guān)系式得出溶液中銅離子的物質(zhì)的量,再結(jié)合質(zhì)量列出方程組求出m和n的值得出結(jié)論。
Ι.(1)步驟2中濃硝酸與銅屑反應(yīng)的離子方程式為Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O;
(2)步驟2反應(yīng)一段時間后,會生成有毒氣體二氧化氮(可能含NO),為了使氣體被氫氧化鈉充分吸收,須打開止水夾,通入一段時間的空氣,故答案為:使裝置中有毒氣體被NaOH溶液完全吸收;
(3)因堿式碳酸銅在100℃的水中易分解,所以步驟3對裝置A的加熱方式最好采用水浴加熱;
(4)裝置Ι中儀器a的名稱為干燥管或球形干燥管;裝置Ι中干燥管可防倒吸,裝置Ⅱ中倒置的漏斗也可起到防倒吸作用,裝置Ⅲ中苯的密度比水小,在水的上層,不能起到防倒吸作用,故答案為:Ⅲ;
(5)欲檢驗步驟4獲得的產(chǎn)物中是否含有NO3-,所需的試劑可以是硫酸、銅片(或其他合理答案);
Ⅱ.(6)堿式碳酸銅為草綠色或綠色結(jié)晶物,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以看出,實驗2的沉淀量最多,實驗3和4得到的沉淀為藍色沉淀,則制備堿式碳酸銅最佳的原料配比n[Cu(NO3)2]:n(NaOH) : n(Na2CO3) =0.5mol/L:0.5 mol/L:0.25 mol/L =2:2:1;
Ⅲ.(7)由2Cu2++4I-═2CuI(白色)↓+I2、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-可知,
反應(yīng)的定量關(guān)系為:2Cu2+~I2 ~2S2O32-,所以n(Cu2+)=n(S2O32-)=0.100 0molL-1×0.03500L=3.5×10-3mol,
100mL溶液中含銅元素物質(zhì)的量為3.5×10-3mol×=3.5×10-2mol,則m+n=3.5×10-2mol,又樣品質(zhì)量為3.820 g,所以98m+124n=3.820g,聯(lián)立方程可得m=0.020mol,n=0.015mol,所以m:n=4:3,故堿式碳酸銅的化學(xué)式可表示為:4Cu(OH)2·3CuCO3。
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【題目】在一定條件下,Na2CO3溶液中存在CO32-+H2OHCO3-+OH-平衡。下列說法不正確的是
A.稀釋溶液,[c(HCO3-)·c(OH-)]/c(CO32-)增大
B.通入CO2,溶液pH減小
C.升高溫度,平衡常數(shù)增大
D.加入NaOH固體,c(HCO3-)/c(CO32-)減小
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】B. [實驗化學(xué)]
乙酰苯胺具有退熱鎮(zhèn)痛作用,是較早使用的解熱鎮(zhèn)痛藥,有“退熱冰”之稱。其制備原理如下:
已知:
①苯胺易被氧化;
②乙酰苯胺、苯胺和醋酸的部分物理性質(zhì)如下表:
物質(zhì) | 熔點 | 沸點 | 溶解度(20 ℃) |
乙酰苯胺 | 114.3℃ | 305℃ | 0.46 |
苯胺 | -6℃ | 184.4℃ | 3.4 |
醋酸 | 16.6℃ | 118℃ | 易溶 |
實驗步驟如下:
步驟1:在50 mL圓底燒瓶中,加入5 mL苯胺、7.5 mL冰醋酸及少許鋅粉,依照如圖裝置組裝儀器。
步驟2:控制溫度計示數(shù)約105 ℃,小火加熱回流1 h。
步驟3:趁熱將反應(yīng)混合物倒入盛有100 mL冷水的燒杯中,冷卻后抽濾,洗滌,得到粗產(chǎn)品。
(1)步驟1中加入鋅粉的作用是________。
(2)步驟2中控制溫度計示數(shù)約105℃的原因是________。
(3)步驟3中趁熱將混合物倒入盛有冷水的燒杯中,“趁熱”的原因是__________________。抽濾裝置所包含的儀器除減壓系統(tǒng)外,還有________、________(填儀器名稱)。
(4)步驟3得到的粗產(chǎn)品需進一步提純,該提純方法是________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】利用微生物可實現(xiàn)苯酚()廢水的凈化,裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是
A. a極的電極反應(yīng)式為:C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+
B. b極為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
C. 中間室的Na+向左室移動
D. 右室生成0.1 mol N2時,用電器流過0.5 mol電子
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】過量排放含氮物質(zhì)會污染大氣或水體,研究氮及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化,對降低含氮物質(zhì)的污染有著重大的意義。
Ⅰ.對NO與O2反應(yīng)的研究。
(1)已知氮氧化物轉(zhuǎn)化過程中的焓的變化如下圖所示,寫出 NO轉(zhuǎn)化為NO2的熱化學(xué)方程式__________。
(2)2NO+O22NO2的平衡常數(shù)表達式K=_______。其他條件不變,利用分子捕獲器適當(dāng)減少反應(yīng)容器中NO2的含量,平衡常數(shù)K將_____(填“增大”、“減小”或“不變” )。
(3)已知:2NO2(g)N2O4(g) △H<0。在一定條件下,將2 mol NO和1 mol O2通入恒容密閉容器中進行反應(yīng),在不同溫度下,測得平衡時體系中NO、O2、NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如下圖所示。
①曲線c代表________的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系,x點對應(yīng)的O2的轉(zhuǎn)化率為________。
②根據(jù)上圖可推測_________________。
A.2NO+O22NO2的平衡常數(shù):x點﹥y點
B.y點時2NO+O22NO2的反應(yīng)速率:υ(正)﹤υ(逆)
C.400~1200℃時,隨著溫度升高,N2O4體積分數(shù)不斷增大
D.x點對應(yīng)的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為4/11
Ⅱ.對廢水中過量氨氮轉(zhuǎn)化的研究。
廢水中過量的氨氮(NH3和NH4+)會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。某科研小組用NaClO氧化法處理氨氮廢水,將其轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì),不同進水pH對氨氮去除率的影響如圖所示。
已知:ⅰ.HClO的氧化性比NaClO強;
ⅱ.NH3比NH4+更易被氧化。
(4)pH=1.25時,NaClO與NH4+反應(yīng)生成N2等無污染物質(zhì),該反應(yīng)的離子方程式______。
(5)進水pH為1.25~6.00范圍內(nèi),氨氮去除率隨pH升高發(fā)生圖中變化的原因是_______。
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【題目】某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2X(g)+Y(g) 2Z(g) △H<0,下圖是表示該反應(yīng)速率(v)隨時間(t)變化的關(guān)系圖。t1、t2、t5時刻外界條件均有改變(但都沒有改變各物質(zhì)的用量)。則下列說法中正確的是
A. t6時刻后反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最低 B. t5時增大了壓強
C. t4時該反應(yīng)的平衡常數(shù)小于t6時反應(yīng)的平衡常數(shù) D. t3時降低了溫度
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【題目】CH4超干重整CO2技術(shù)可得到富含CO的化工原料;卮鹣铝袉栴}:
(1)CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化如圖所示:
①已知相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖所示:
過程Ⅰ的熱化學(xué)方程式為________。
②關(guān)于上述過程Ⅱ的說法不正確的是________(填序號)。
a.實現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離
b.可表示為CO2+H2=H2O(g)+CO
c.CO未參與反應(yīng)
d.Fe3O4、CaO為催化劑,降低了反應(yīng)的ΔH
③其他條件不變,在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)進行相同時間后,CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。a點所代表的狀態(tài)________(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài);b點CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點,原因是________。
(2)在一剛性密閉容器中,CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa,加入Ni/α-Al2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率υ(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1,某時刻測得p(CO)=20kPa,則p(CO2)=________kPa,υ(CO)=________mol·g-1·s-1。
②達到平衡后測得體系壓強是起始時的1.8倍,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計算式為Kp=________(kPa)2。(用各物質(zhì)的分壓代替物質(zhì)的量濃度計算)
(3)CH4超干重整CO2得到的CO經(jīng)偶聯(lián)反應(yīng)可制得草酸(H2C2O4)。常溫下,向某濃度的草酸溶液中加入一定濃度的NaOH溶液,所得溶液中,則此時溶液的pH=________。(已知常溫下H2C2O4的Ka1=6×10-2,Ka2=6×10-5,lg6=0.8)
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【題目】對于化學(xué)反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g),在密閉容器中,下列條件的改變引起該反應(yīng)的反應(yīng)速率的變化是什么(填在橫線上)。
A.縮小體積使壓強增大______________________________________________________。
B.體積不變充入N2使壓強增大________________________________________________。
C.體積不變充入氬氣使壓強增大_______________________________________________。
D.壓強不變充入氬氣使體積增大_______________________________________________。
E.增大體積使壓強減小_______________________________________________________。
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【題目】恒溫恒容下,將2mol氣體A和2mol氣體B通入體積為2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),2min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),此時剩余1.2molB,并測得C的濃度為1.2mol/L。
(1)從開始反應(yīng)至達到平衡狀態(tài),生成C的平均反應(yīng)速率為__。
(2)x=__。
(3)下列各項可作為該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是__(填字母)。
A.氣體密度不再變化
B.壓強不再變化
C.A的消耗速率與B的消耗速率之比為2:1
D.氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化
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