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(2011?江山市模擬)(背景材料)氮化鋁(AlN)陶瓷是一種類金剛石氮化物的新型無機非金屬材料,最高可穩(wěn)定到2200℃.導熱性好,熱膨脹系數小,是良好的耐熱沖擊材料.抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料.氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望.超細氮化鋁粉末被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產領域.其制取原理為:
Al2O3+3C+N2 
高溫
2AlN+3CO
(問題探究)某化學研究性學習小組成員根據氮化鋁的制取原理,進行了如下探究.
問題1、在制取氮化鋁時由于反應不完全,氮化鋁產品中所含雜質除了碳以外還可能存在
氧化鋁
氧化鋁

問題2、為測定該產品中有關成分的含量,甲、乙兩同學設計了以下兩個實驗:
(1)甲同學:稱取10.00g樣品,將其加入過量的氫氧化鈉溶液中共熱并蒸干,AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO2,并放出氨氣3.36L(標準狀況).
①上述反應的化學方程式為
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

②該樣品中的AlN的質量分數為
61.5%
61.5%

(2)乙同學:稱取10.00g樣品置于反應器中,通入2.016L(標準狀況)O2,在高溫下充分反應后測得氣體的密度為1.34g?L-1(已折成標準狀況,AlN不跟O2反應).該樣品中含雜質碳
1.92
1.92
g.
問題3、丙同學受到甲、乙同學實驗的啟發(fā),認為測定某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質,可用圖中I的一些裝置來進行檢驗,根據AlN與NaOH溶液反應所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質量分數,并根據實驗現(xiàn)象來確定雜質的成分(實驗中導管體積忽略不計)

(1)實驗有關操作為:①往錐形瓶中放入適量的AlN樣品:②從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的濃NaOH;③檢驗裝置的氣密性;④測定收集到水的體積.
正確的操作順序為
③①②④
③①②④

(2)本試驗中檢查裝置氣密性的方法是
關閉分液漏斗活塞,微熱錐形瓶,廣口瓶中右側導管水柱上升,恒溫時水柱并不回落
關閉分液漏斗活塞,微熱錐形瓶,廣口瓶中右側導管水柱上升,恒溫時水柱并不回落

(3)廣口瓶中的試劑X可最好選用
C
C
(填選項的標號).
A、苯    B、酒精    C、植物油    D、CCl4
(4)廣口瓶的液體沒有裝滿(上方留有少量空間),實驗測得NH3的體積將
不變
不變
(填偏大、偏小或不變).
(5)若實驗中測得樣品的質量為wg,氨氣的體積為aL(標況下),則樣品中AlN的質量分數為
4100a
22.4w
%
4100a
22.4w
%
(AlN的式量為41).
(6)實驗結束后,若觀察到錐形瓶中還有固體,則樣品中含有的雜質是
,為了測定是否含有其它雜質,則還需要哪些簡單數據
碳的質量
碳的質量

問題4、丁同學認為,丙同學的實驗方法,可能因氣體體積測量不準,導致誤差較大.建議改用圖9中的Ⅱ裝置進行同樣實驗,通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質量分數.你認為是否可行?
不可行
不可行
(填入“可行”、“不可行”),原因是
II中NH3極易被吸收,發(fā)生倒吸現(xiàn)象,同時氨氣中含有水蒸氣,影響氨氣質量的測定
II中NH3極易被吸收,發(fā)生倒吸現(xiàn)象,同時氨氣中含有水蒸氣,影響氨氣質量的測定
.最簡單的改進方法為
在裝置之間添加盛有堿石灰的干燥管,燒杯導管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣
在裝置之間添加盛有堿石灰的干燥管,燒杯導管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣

問題5、戊同學仔細思考了丁同學的裝置后,認為此裝置所測測得的樣品中AlN含量偏小.其原因是
反應產生的氨氣不可能被完全吸收
反應產生的氨氣不可能被完全吸收
.若忽略此原因的話,只要用圖9中的III或IV兩個裝置中的一種,只需進行簡單而又必要的數據測定,可比較準確地確定樣品中AlN的質量分數.較合理的裝置為
(填代號).你認為戊同學的裝置是否還有缺陷?
.若有,所測結果將偏高或偏低
偏低
偏低
,應作如何改進?
應再接一個與IV裝置中完全相同的干燥管(或再接一個裝有堿石灰的干燥管也行)
應再接一個與IV裝置中完全相同的干燥管(或再接一個裝有堿石灰的干燥管也行)
.(若無缺陷后兩此格可不填).
分析:問題1、根據物質不一定完全反應進行判斷.
問題2、(1)①由題目信息可知,由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO2、并放出NH3,據此生成方程式.
②生成0.15molNH3,根據氮元素守恒可知10.00g樣品中含有AlN的物質的量為0.15mol,根據m=nM計算AlN的質量,再根據質量分數定義計算.
(2)反應產物可能CO2、CO或CO2和CO、CO2和O2的混合氣體,根據氣體產物的密度可計算出氣體產物的平均相對分子質量為30,所以生成氣體必定是CO2和CO混合氣體.設混合氣體中含有CO2xmol,CO ymol,根據氧原子守恒和平均相對分子質量的計算,列放出計算x、y的值,樣品中n(C)=(x+y)mol,據此計算樣品中碳的質量.
問題3、(1)檢查裝置的氣密性往往是在加藥品前進行,否則將可能造成藥品的浪費.
(2)檢查氣密性的關鍵是整個體系要處于密閉狀態(tài),常用的方法有:密封氣體利用氣體的熱脹冷縮或液封氣體形成液面高度差.具體操作為:關閉分液漏斗活塞,微熱錐形瓶,廣口瓶中右側導管水柱上升,恒溫時水柱并不回落.
(3)X處在上層,密度比水小,且不容易水、不吸收氨氣,用于隔離氨氣與水,注意由于苯易揮發(fā),會浪費試劑、影響氨氣體積測定.
(4)廣口瓶內的液體是否充滿不影響所收集到的NH3體積大小.
(5)計算出氨氣的體積為aL的物質的量,再根據方程式計算出AlN的物質的量,進而計算AlN的質量,利用質量分數的定義計算樣品中AIN的質量分數.
(6)由于AlN中的雜質可能是碳和Al2O3,而只碳不能與NaOH溶液反應,此時的固體體為碳.只要知道碳的質量與氨氣的體積,根據氨氣體積計算AlN質量,利用碳與AlN的質量之和與樣品質量關系,可以確定是否含有其它雜質.
問題4:II中NH3極易被吸收,發(fā)生倒吸現(xiàn)象,同時氨氣中含有水蒸氣,影響氨氣質量的測定,所以不可行.所作的改正為:在裝置之間添加盛有堿石灰的干燥管,燒杯導管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣.
問題5:通過測定氨氣的質量(即實驗中硫酸增重量)來推算氮化鋁的質量.因為有一部分氨氣留在錐形瓶中,反應產生的氨氣無法全部被稀硫酸吸收,因此實驗測得AlN的質量分數將偏。
戊同學設計的裝置Ⅲ較合理,這是通過反應前后總質量減少來測定AlN的質量分數.這里的干燥管作用是吸收被NH3帶出來的水蒸氣(反應放熱,更容易使產生的水蒸氣被NH3帶走),若用IV,則NH3被吸收,反應前后幾無質量差.
但戊同學仍未考慮到空氣中的水蒸氣或CO2的進入,否則,將造成反應后的總質量增大,相當于NH3的減少,導致結果偏低,故而應再加一個同樣的干燥管.
解答:解:問題1、問題1:反應物中有氧化鋁固體可能未反應完而留在AlN中.
故答案為:氧化鋁.
問題2:(1)①由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO2、并放出NH3,其反應方程式為:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.
故答案為:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.
②生成NH3的物質的量為
3.36L
22.4L/mol
=0.15mo,根據氮元素守恒可知10.00g樣品中含有AlN的物質的量為0.15mol,質量為0.15mol×41g/mol=6.15g,該樣品中的AlN的質量分數為
6.15g
10g
×100%=61.5%.
故答案為:61.5%.
(2)反應產物可能CO2、CO或CO2和CO、CO2和O2的混合氣體,根據氣體產物的密度可計算出氣體產物的平均相對分子質量為30,所以生成氣體必定是CO2和CO混合氣體.設混合氣體中含有CO2xmol,CO ymol,根據氧原子守恒有2x+y=0.18…①,根據平均相對分子質量有44x+28y=30(x+y)…②,聯(lián)立方程解得:x=0.02,y=0.14.所以,樣品中C的質量為:(0.02+0.14)×12=1.92g.
故答案為:1.92.
問題3、(1)檢查裝置的氣密性往往是在加藥品前進行,否則將可能造成藥品的浪費,故先檢驗氣密性,然后在錐形瓶中放入適量的AlN樣品,再從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的濃NaOH,測定收集到水的體積.
故答案為:③①②④.
(2)檢查氣密性的關鍵是整個體系要處于密閉狀態(tài),常用的方法有:密封氣體利用氣體的熱脹冷縮或液封氣體形成液面高度差.由裝置可知,適合利用氣體熱脹冷縮.具體操作為:關閉分液漏斗活塞,微熱錐形瓶,廣口瓶中右側導管水柱上升,恒溫時水柱并不回落.
故答案為:關閉分液漏斗活塞,微熱錐形瓶,廣口瓶中右側導管水柱上升,恒溫時水柱并不回落.
(3)A、苯易揮發(fā),會浪費試劑、影響氨氣體積測定,故A不適用;
B、酒精易揮發(fā),揮發(fā)出來的氣體對實驗有影響,同時由于酒精易溶于水,也不能達到隔離的目的,故B錯誤;
C、植物油既不溶于水,密度小于水也不易揮發(fā),可以把氨氣與水進行隔離,故C最好;
D、CCl4密度大于水,不能起到隔離作用,故D錯誤.
故答案為:C;
(4)本次實驗的目的在于測定產生氣體的體積而不是收集純凈的氣體,氨氣排出裝置的氣體,按占據原來氣體空間,廣口瓶內的液體是否充滿不影響所收集到的NH3體積大。
故答案為:不變.
(5)氨氣的體積為aL(標況下)的物質的量為
aL
22.4L/mol
=
a
22.4
mol,由方程式AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑可知,樣品中AlN的物質的量為=
a
22.4
mol,所以AlN的質量為
a
22.4
mol×41g/mol=
41a
22.4
g,樣品中AIN的質量分數為
41a
22.4
g
wg
×100%=
4100a
22.4w
%.
故答案為:
4100a
22.4w
%.
(6)由于AlN中的雜質可能是碳和Al2O3,而只碳不能與NaOH溶液反應,此時不溶固體為碳,樣品中含有的雜質是C.
只要知道碳的質量與氨氣的體積,根據氨氣體積計算AlN質量,利用碳與AlN的質量之和與樣品質量關系,可以確定是否含有其它雜質.
故答案為:碳;碳的質量.
問題4:II中NH3極易被吸收,發(fā)生倒吸現(xiàn)象,同時氨氣中含有水蒸氣,影響氨氣質量的測定,所以不可行.所作的改正為:在裝置之間添加盛有堿石灰的干燥管,燒杯導管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣.
故答案為:不可行;II中NH3極易被吸收,發(fā)生倒吸現(xiàn)象,同時氨氣中含有水蒸氣,影響氨氣質量的測定;在裝置之間添加盛有堿石灰的干燥管,燒杯導管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣.
問題5:通過測定氨氣的質量(即實驗中硫酸增重量)來推算氮化鋁的質量.因為有一部分氨氣留在錐形瓶中,反應產生的氨氣無法全部被稀硫酸吸收,因此實驗測得AlN的質量分數將偏小.
戊同學設計的裝置Ⅲ較合理,這是通過反應前后總質量減少來測定AlN的質量分數.這里的干燥管作用是吸收被NH3帶出來的水蒸氣(反應放熱,更容易使產生的水蒸氣被NH3帶走),若用IV,則NH3被吸收,反應前后幾無質量差.
但戊同學仍未考慮到空氣中的水蒸氣或CO2的進入,否則,將造成反應后的總質量增大,相當于NH3的減少,導致結果偏低,故而應再加一個同樣的干燥管.
故答案為:反應產生的氨氣不可能被完全吸收;III;有; 偏低; 應再接一個與IV裝置中完全相同的干燥管(或再接一個裝有堿石灰的干燥管也行).
點評:該題為典型的樣品純度測驗試題,并要求對已有的實驗方案的評價,并指出方案不可行的原因以及在已有實驗的基礎上進行新的實驗設計,理解實驗原理是關鍵,是對所學知識的綜合運用,需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力,學習中全面把握基礎知識,難度很大.
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非極性分子
只含非極性鍵
雙原子分子
極性分子
只含極性鍵
多原子分子
極性分子
只含極性鍵
多原子分子
非極性分子
既有非極性鍵,又有極性鍵
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(1)A也是一種常用的肥料,其名稱是
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尿素或碳酰二胺或脲或碳酰胺
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CO2
CO2
NH3
NH3
在一定條件而制得.
(2)反應①②③的化學方程式分別為
6(NH22CO→C3H6N6+NH3↑+3CO2
6(NH22CO→C3H6N6+NH3↑+3CO2
、
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
、
CO2+4H2→CH4+2H2
CO2+4H2→CH4+2H2

(3)I、B中M的質量分數為
66.7%
66.7%
;若B是一個含有叁鍵的分子,從結構上可看作是三分子(XY2M2)聚合而成,是一種低毒的化工原料,某些不法分子往奶粉里添加B而制造了聞名中外的“嬰幼兒奶粉事件”,據此,請你畫出B的結構簡式

II、已知氨分子的鍵角為107°18′,下列關于B的說法不正確的是
④⑦⑩
④⑦⑩
.(填序號)
①含有不飽和碳原子,在一定條件下能發(fā)生加成反應
②能與鹽酸反應生成鹽
③在一定條件下能發(fā)生氧化反應
④分子中所有原子都在同一平面上
⑤在高溫下分解放出N2,故可用作阻燃劑
⑥在一定條件下可與氫氣發(fā)生加成反應
⑦含氮量低于A的含氮量
⑧它是一種極性化合物,易溶于甲醇、甲醛等有機物
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做耐磨材料等

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2NH3NH4++NH2-

(6)①在結構上N2H4和D的關系有如H2O2和H2O的關系.N2H4能發(fā)生下列反應:
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N2H5++H2O═N2H62++OH-         N2H5++H2O═N2H4+H3O+
據此可得出的結論是
C
C

A.肼水解顯酸性              B.肼在水中電離出H+離子
C.肼是二元弱堿              D.肼是二元弱酸
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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(2011?江山市模擬)以黃鐵礦為原料生產硫酸的主要設備是沸騰爐、(爐氣精制)、接觸室和吸收塔等.
(1)請寫出爐氣制造即沸騰爐中黃鐵礦燃燒的化學方程式
4FeS2+11O2
 高溫 
.
 
2Fe2O3+4SO2
4FeS2+11O2
 高溫 
.
 
2Fe2O3+4SO2

(2)爐氣精制的作用是將含SO2進行除法和水洗.而精制爐氣即SO2的催化氧化,在接觸室中進行.
A、精制爐氣(含SO2體積分數為7%、O2為11%、N2為82%)中SO2平衡轉化率與溫度及壓強關系如圖1所示.在實際生產中,SO2催化氧化反應的條件選擇常壓、450℃左右(對應圖中A點),而沒有選擇SO2轉化率更高的B或C點對應的反應條件,其原因分別是
不選B點,因為壓強越大對設備的投資大,消耗的動能大;SO2原料的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已是97%左右,再提高壓強,SO2的轉化率提高的余地很小,所以采用1個大氣壓
不選B點,因為壓強越大對設備的投資大,消耗的動能大;SO2原料的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已是97%左右,再提高壓強,SO2的轉化率提高的余地很小,所以采用1個大氣壓
、
不選擇C點,因為溫度越低,SO2轉化率雖然更高,但催化劑的催化作用受影響,450℃時,催化劑的催化效率是高.故選擇A點,不選C點.
不選擇C點,因為溫度越低,SO2轉化率雖然更高,但催化劑的催化作用受影響,450℃時,催化劑的催化效率是高.故選擇A點,不選C點.

B、接觸室中2SO2(g)+O2(g) 
催化劑
.
2SO3(g),反應過程的能量變化如圖2所示.
已知1mol SO2(g)氧化為1mol SO3(g)的△H=-99kJ?mol-1.請回答下列問題:
①圖中C點表示
生成物能量
生成物能量
,E的大小對該反應的反應熱
(填“有”或“無”) 影響.該反應通常用V2O5作催化劑,加V2O5會使圖中B點
降低
降低
(填“升高”或“降低”).
②反應達到平衡時,平衡常數表達式K=
c2(SO3)
c2(SO2)c(O2)
c2(SO3)
c2(SO2)c(O2)
,升高溫度,K值
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”);圖中△H=
-198
-198
kJ?mol-1
(3)從吸收塔出來的氣體用一定量氨水吸收,得到的銨鹽產品是(NH42SO3和NH4HSO3的混合物.取不同質量的銨鹽,分別加入x mol/L的50.00mL NaOH溶液中,經沸水浴(此溫度下銨鹽自身不分解)加熱使氨氣全部逸出,干燥后用濃硫酸完全吸收.實驗數據如下:
實驗次數 銨鹽質量(g) 濃硫酸增加的質量(g)
第一次 1.570 0.340
第二次 3.140 0.680
第三次 4.710 0.510
第四次 6.280 0
①該銨鹽中(NH42SO3和NH4HSO3的物質的量之比為
2:1
2:1

②x的值為
1.2
1.2

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