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氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料,其制取原理为: Al2O3+3C+N2...

氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料,其制取原理为:

Al2O3+3C+N2满分5 manfen5.com2AlN+3CO。在制取氮化铝时由于反应不完全,产品中有氧化铝和碳。

为了分析某AlN样品的组成,某实验小组进行了如下探究。

实验1】测定样品中氮元素的质量分数。

取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去).

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已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

(1)如图C装置中球形干燥管的作用是__________________________。

(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先___________,再加入实验药品.然后______,

打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,缓缓通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是__________。

(3)若去掉装置B,则导致测定结果____________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见_______________________。

实验2】按以下步骤测定样品中铝元素的质量分数。

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(4)步骤生成沉淀的离子方程式为___________________。

(5)操作需要的玻璃仪器有__________________________。

(6)A1元素的质量分数为________(用m1、m2表示)

【实验3】测定样品中碳元素的质量分数。

称取10.00g样品置于反应器中,通往2.24LO2,在高温下充分反应后得到3.36L气体(AlN不跟O2反应),测得其密度为1.61g•L-1(体积及密度均已换算成标准状况)。

(7)计算该样品中碳元素的质量分数_____________。

 

(1)防止倒吸 (2)检查装置气密性 ;关闭K1,打开K2 ;把装置中残留的氨气全部赶入C装置; (3)偏高 ;C装置出口处连接一个干燥装置; (4)CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓(5)漏斗、玻璃棒及烧杯(6)(7)16% 【解析】 试题分析:(1)氨气是与浓硫酸能发生反应的气体,易发生倒吸,图C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用;(2)组装好实验装置,气体制备需要先检查装置气密性,加入实验药品.接下来的实验操作是关闭K1,打开K2,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体.打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化.通入氮气的目的是,反应生成氨气后把装置中的气体全部赶入装置C被浓硫酸吸收,准确测定装置C的增重计算;(3)若去掉装置B,测定氨气含量会增大,导致AlN的含量测定结果偏高,装置存在缺陷是空气中的水蒸气也可以进入装置C,使测定结果偏高,需要连接一个盛碱石灰干燥管;【实验2】流程分析可知,样品溶解于过量的氢氧化钠溶液中过滤洗涤,得到滤液和洗涤液中通入过量二氧化碳和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,过滤洗涤得到氢氧化铝固体,煅烧得到氧化铝固体为m2g;(4)步骤②生成的沉淀是氢氧化铝,是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成,反应的离子方程式为:CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓;(5)操作③为过滤,需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒及烧杯;(6)测定原理是:A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀:CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓,氢氧化铝灼烧得到氧化铝,通过测定氧化铝得质量来计算氮化铝的质量,Al2O3物质的量=m2g÷102g/mol=m2/102mol,Al的物质的量为m2/102mol×2=m2/51mol,铝元素的质量分数为m2/51mol×27g/mol÷m1×100%=。(7)气体产物的平均摩尔质量=1.61g•L-1×22.4L/mol=36g/mol,氧气不足,生成气体是CO和CO2混合气体,CO与CO2的物质的量之比为(44-36):(36-28)=1:1,氧气的物质的量为2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,设CO2为y mol,由氧原子守恒:y+2y=0.1×2,解得x=0.2/3,故碳元素质量为(0.2mol/3+0.2mol/3)×12g/mol=1.6g,样品中碳元素的质量分数为1.6g÷10g×100%=16%。 考点:考查物质性质的探究实验设计和氮化铝含量的测定,实验基本操作和物质性质的掌握是关键。  
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考点分析:
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雾霾天气严重影响人们的生活,氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾的主要原因之一。

.将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。

(1)某同学测得该样本所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度列出下表:(若缺少的离子用H+或OH补充):

离子

K+

Na+

NH4+

SO32-

NO3-

Cl-

浓度/mol•L-1

7×10-6

3×10-6

2×10-5

3×10-5

5×10-5

2×10-5

根据表中数据判断该试样的pH=_______;该表有一处笔误,请你指正_____________________。

.消除氮氧化物和硫化物有多种方法。

方法一 :工业上变“废”为宝,吸收工业尾气SO2和NO,可获得Na2S2O4(连二亚硫酸钠)和NH4NO3 产品的流程图如图1(Ce为铈元素):

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(2)装置中的主要反应的离子方程式为_____________________________。

(3)装置可以使Ce4+中再生,若用甲烷燃烧电池电解该装置中的溶液,当消耗24g甲烷时,理论上可再生______________mol Ce4+

(4)利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO2的常见方法,先将含SO2的废气溶于水,再用饱和石灰浆吸收,

该温度下,吸收液中c(Ca2+)一直保持为0.70mol/L,已知Ksp(CaSO3)=1.4×10-7.求吸收液中的SO32-的浓度_____________。(结果保留2位有效数字)

方法二 :NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术.反应原理如图2所示:

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(5)是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氢率,由图综合考虑可知最佳的催化剂和相应的温度分别为____________。

(6)用Fe做催化剂时,在氨气足量的情况下,不同满分5 manfen5.com=1:1脱氢效果最佳.已知生成11.2L N2(标)反应放出的热量为QkJ,此时对应的脱氢反应的热化学方程式为_____________________。

方法三 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。

反应原理:1/2C(s)+NO(g)满分5 manfen5.com1/2N2(g)+1/2CO2(g)  H=-QkJ/mol

在T1时,反应进行到不同的时间测得各物质的浓度如下:

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(7)T1时,该反应的平衡常数K=_________________________。

(8)30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______。

 

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过氧化氢的水溶液称为双氧水,常用作消毒剂、杀菌、漂白及工业生产原料等。

某实验小组取一定量的过氧化氢溶液,测定H2O2的含量,并探究H2O2的某些性质、应用

.测定市售过氧化氢溶液中H2O2的质量分数

(1)量取10.00mL密度为ρ g/mL的市售过氧化氢溶液,应选用仪器是_______(填序号);

A.10mL量筒   B.酸式滴定管       C.碱式滴定管        D.50mL烧杯

(2)将上述溶液稀释至250mL,操作中用到的玻璃仪器是:烧杯、玻璃棒、_________(填名称);

(3)取25.00mL(2)中稀溶液至锥形瓶中,加适量稀硫酸酸化,用c mol/L KMnO4标准液滴定,

完成反应的离子方程式:____MnO4-+___H2O2+___H+→___Mn2++___H2O+___;

该小组一共进行了四次测定实验,实验结果记录如下:

实验次数

第一次

第二次

第三次

第四次

消耗KMnO4溶液体积/mL

25.00

25.02

20.00

24.98

根据所给数据,计算原过氧化氢溶液中H2O2质量分数____________________________。

(4)下列操作会导致测定结果偏高的是_____________。

A滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定的气泡消失

B将H2O2溶液稀释成25000mL溶液时,定容俯视刻度线

C终点时,滴入一滴KMnO4溶液,溶液呈红色,向红色溶液返滴一滴H2O2溶液仍呈红色

.探究H2O2的性质

(5)上述测定原理,H2O2体现__________性;

(6)若要验证H2O2不稳定性,操作是____________________________。

.探究H2O2的应用

(7)为研究工业生产流程中双氧水的用量、调节的pH、反应时间三个关键生产条件对产品质量的影响,需要进行七组实验,若实验序号1是该流程的理论最佳生产条件,请在下表中填入实验序号为5、6、7的三组实验条件。

实验序号

1

2

3

4

5

6

7

双氧水(mL)

0.5

0.4

0.6

0.5

 

 

 

pH

11

11

11

10

 

 

 

反应时间

3

3

3

3

 

 

 

 

 

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A、B、C三种物质中均含有同一种元素,它们之间有如右图所示的转化关系(部分反应物质已略去)。

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(1)若A是一种两性氧化物,B的水溶液呈酸性,请写出反应的离子方程式:______________,B溶液显酸性的原因(用离子方程式表示)_____________。

(2)若反应为置换反应,反应为化合反应,C物质大量存在于海水中,是人体生理活动不可缺少的物质工业上可以用C来制取A或B,保存少量单质A的方法 是__________,A在氧气中燃烧产物所含的化学键有_______________;用C来制取B反应的化学方程式为______________________。

(3)若反应①②③均为化合反应,反应为置换反应。当A为一种金属单质时,请写出反应可能的离子方程式________________________。若只用一种试剂鉴别B、C,可以选的试剂是_____________。

 

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已知X、Y是两种性质相似的短周期元素。

.若X、Y是相邻相似满分5 manfen5.com,它们的单质都必须采用电解法制备,但都无需密封保存,

(1)X离子的结构示意图_____________。(2)Y元素在周期表中位置__________。

.若X、Y是同族相似满分5 manfen5.com,X是形成化合物种类最多的元素。

(3)I2O3以氧化XO,常用于测定XO含量,已知:2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)H=-75.66kJ·mol-1

2XO(g)+O2(g)=2XO2(g) H=-566.0kJ·mol-1。请写出XO(g)与I2O5(s)和XO2(g)的热化学方程式:______。

(4)工业上用X单质与Y的氧化物反应制取Y单质的过程中,YO是反应中间产物,隔绝空气时YO和NaOH溶液反应(产物之一是Na2YO3)的离子方程式是_________________________。

.若X、Y是对角相似满分5 manfen5.com,X、Y的最高价含氧酸的浓溶液都有强氧化性。

(5)下列试剂都可以证明X、Y的最高价含氧酸的浓溶液都有强氧化性的是_________。

A.铁片    B.铜片     C.二氧化硫      D.木炭

(6)HA是含有X元素的一元酸,常温下,将0.2mol/L的HA溶液与等体积、等浓度的NaOH溶液混合,所得溶液(假设溶液体积可以相加)中部分微粒组成及浓度如右图所示,图中N表示______(填微粒符号)。

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(7)某化工厂设计要求:空气中YO2含量不得超过0.02mg/L。某同学用右图所示简易装置测定空气中的YO2含量:准确移取10mL5×10-4mol/L的标准碘水溶液,注入试管中,加2-3滴淀粉指示剂,此时溶液呈蓝色,在指定的测定地点抽气,每次抽气100mL,直到溶液的蓝色全部褪尽为止,假设该同学的测量是准确的,则他抽气的次数至少为_______次时方可说明该厂空气中的YO2含量达标。

 

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1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1120mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0mol/L NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54g沉淀.下列说法中不正确的是(   

A.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%

B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L

C.该合金中铜与镁的物质的量之比是2:1

D.得到2.54g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600mL

 

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