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19.氮是地球上较为丰富的元素,其单质及化合物有重要的用途.
(1)工业上利用分离液态空气的方法得到氮气,从液态空气中得到氮气的方法为分馏.
(2)①肼(N2H4)又称联氨,是良好的火箭燃料,NH3和NaClO反应可得到肼,该反应的化学方程式为2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O,该反应的氧化剂为NaClO.
②肼被亚硝酸(HNO2)氧化时可生成叠氮酸(HN3),该反应的化学方程式为N2H4+HNO2═HN3+2H2O.
(3)叠氮酸(HN3)常用作引爆剂,受到撞击时爆炸分解成常见的两种单质,分解时的化学方程式2HN3=H2↑+3N2↑.
(4)如图是工业上合成硝酸铵的流程图.

上述A、B、C、D四个容器中发生的反应,不属于氧化还原反应的是ABC.

分析 (1)工业制氮气的原理是分离液态空气,其方法是将空气加压降温成液态空气,然后略微升温,沸点低的先逸出;
(2)①NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),N元素的化合价升高,Cl元素的化合价降低;
②肼和亚硝酸(HNO2)反应时发生归中反应生成氢叠氮酸(HN3),H和O元素未发生氧化还原反应,据此书写化学方程式;
(3)氢叠氮酸(HN3)只由两种元素构成,故受撞击时爆炸分解成常见的两种单质为氢气和氮气,据此书写反应;
(4)根据反应中各物质的组成元素的化合价是否发生变化来判断是否发生氧化还原反应.

解答 解:(1)氧气的沸点是-183℃,氮气的沸点是-196℃,工业制氮气的原理是分离液态空气,其方法是将空气加压降温成液态空气,然后略微升温,沸点低的氮气先逸出,此方法为液态空气的分馏,
故答案为:分馏;
(2)①NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),N元素的化合价升高,Cl元素的化合价降低,则NaClO氧化剂;
故答案为:NaClO;
②肼和亚硝酸(HNO2)反应时发生归中反应生成氢叠氮酸(HN3),H和O元素未发生氧化还原反应,故化学方程式为N2H4+HNO2═HN3+2H2O,
故答案为:N2H4+HNO2═HN3+2H2O;
(3)氢叠氮酸(HN3)只由两种元素构成,故受撞击时爆炸分解成常见的两种单质为氢气和氮气,故化学方程式为:2HN3=H2↑+3N2↑,
故答案为:2HN3=H2↑+3N2↑;
(4)题中涉及的化学反应有:A、N2+3H2?2NH3,B、4NH3+5O2 $\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O,C、2NO+O2═2NO2、3NO2+H2O═2HNO3+NO、4NO2+O2+H2O═4HNO3,D、NH3+HNO3═NH4NO3,其中A、B、C属于氧化还原反应,
故答案为:ABC.

点评 本题考查了氧化还原反应的判断、化学方程式的书写等知识,题目难度稍大,试题题量较大,涉及的知识点较多,充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.三颈瓶在化学实验中的应用非常广泛,下面是三颈瓶在部分无机实验和有机实验中的一些应用.
I.实验室从含碘废液(除H2O外,还有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如图1所示:

(1)用Na2SO3溶液将I2还原为I-的目的是使CCl4中的碘进入水.
(2)操作X的名称为分液.
(3)氧化时,在三颈瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2在40℃左右反应(实验装置如图2所示),实验控制在较低温度下进行的原因是:使氯气在溶液中有较大的溶解度或防止碘升华或防止碘进一步被氧化.
(4)已知:5SO32-+2IO3-+2H+═I2+5SO42-+H2O,另有一种含碘废水中一定存在I2,还可能存在IO3-,请补充完整检验含碘废水中是否含有IO3-的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在,从水层取少量溶液,加入1-2 mL淀粉溶液,再加入盐酸酸化,滴加亚硫酸钠溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO3-,若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO3-.(实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液 )
II.某实验小组为研究草酸的制取和草酸的性质,进行如下实验.
实验一:制备草酸
实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如图3所示(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去),实验过程如下:

①将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中
②控制反应液温度在55-60℃条件下,边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸(65%HNO3与98%H2S04的质量比为2:1.5)溶液
③反应3h左右,冷却,抽滤后再重结晶得草酸晶体.
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应:
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2↑+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2↑+2NO↑+4H2O
(5)将抽滤后得到的草酸晶体粗品经①加热溶解 ②趁热过滤 ③冷却结晶
④过滤洗涤 ⑤干燥等实验步骤,得到较纯净的草酸晶体,该过程中除去粗品中溶解度较大的杂质是在步骤C
A.②的滤液中         B.③的晶体中        C.④的滤液中         D.④的滤纸上
(6)实验中若混酸滴加过快,将导致草酸产率下降,其原因是由于混酸加入过快,会导致H2C2O4进一步被氧化,或将C6H12O6直接氧化成二氧化碳.
实验二:草酸晶体中结晶水测定
草酸晶体的化学式可表示为H2C2O4•xH2O,为测定x的值,进行下列实验:
①称取6.3g某草酸晶体配成100.00mL的水溶液.
②取25.00mL所配溶液置于锥形瓶中,加入适量稀H2SO4,用浓度为0.5mol/L的KMnO4溶液滴定,滴定终点时消耗KMnO4溶液的体积为10.00mL.回答下列问题:
(7)写出上述反应的离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O.
(8)计算x=2.

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10.某地煤矸石经预处理后主要含SiO2(61%)、Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等.某实验小组利用其提取Al(OH)3

(1)“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O.
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2和Fe(OH)3
(3)①上述流程中可循环利用的物质的化学式是CO2(或Na2CO3).②“转化”时主要反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-).

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7.在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验:2H2S(g)?2H2(g)+S2(g),以H2S起始浓度均为c mol•L-1测定H2S的转化率,结果见图.图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率.据图计算985℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K=$\frac{0.8c}{9}$;说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因:温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短.

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14.某小组欲探究Cl2与KI溶液的反应,设计实验装置如下图.
已知:I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度显著增大,I2(S)+I-?I3-(aq)
容器中盛放的试剂分别为:
A.MnO2
C.0.5000mol/L的KI溶液
D.AgNO3溶液
E.NaOH溶液
F.浓盐酸
完成下列填空:
(1)仪器A的名称蒸馏烧瓶,B中的试剂是饱和食盐水.
(2)当D装置中出现白色沉淀 时,停止加热;E的作用是吸收未反应的氯气.
(3)当氯气开始进入C时,C中看到的现象是溶液变棕黄色;不断向C中通入氯气,看到溶液颜色逐渐加深,后来出现深褐色沉淀,试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因被置换出来的I2在KI溶液中溶解度、较大,所以溶液颜色逐渐加深,但随着反应KI被消耗,平衡I2(S)+I-?I3-(aq)向左移动,碘在水中的溶解度较小,所以部分碘以沉淀的形式析出.
(4)持续不断地向C中通入氯气,看到C中液体逐渐澄清,最终呈无色.推测此时C中无色溶液里含碘物质的化学式HIO3(此时溶液中只有一种含碘微粒).
为确定含碘物质中碘元素的化合价,进行如下实验:
①取反应后C中溶液5.00mL(均匀)于锥形瓶中,加入KI(过量)和足量稀硫酸.
②向上述锥形瓶中滴加淀粉指示剂,溶液变蓝,用0.6250mol/L的Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去,耗Na2S2O3溶液24.00mL.
已知:I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
计算:碘元素的化合价为+5.
(5)欲检验某溶液中是否含有I-,可使用的试剂为氯水和淀粉溶液.合理的实验操作为取样,滴加淀粉溶液,振荡均匀后再逐滴加入氯水并振荡.

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4.在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示.
①据图可知,p1、p2、p3、p4由大到小的顺序是P4>P3>P2>P1
②在压强为p4、1100°C的条件下,该反应5min时达到平衡X点,反应的平衡常数为1.64.

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11.研究化肥的合成、废水的处理等有现实的重要意义.
(1)硝酸铵的生产方法是采用硝酸与氨气化合,工业合成氨是一个放热反应,因此低温有利于提高原料的转化率,但实际生产中却采用400~500℃的高温,其原因是催化活性最强,增加反应速率,缩短达到平衡的时间;工业生产中,以氨气为原料合成硝酸,写出工业生产硝酸的最后一步的化学方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO.
(2)甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同,但生产流程相同:

已知:CO+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO2+H2
①甲厂以焦炭和水为原料;
②乙厂以天然气和水为原料;
③丙厂以石脑油(主要成分为C5H12)和水为原料.
按工业有关规定,利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比,若最接近合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比,则对原料的利用率最高.据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高?丙.
(3)将工厂废气中产生的SO2通过下列流程如图1,可以转化为有应用价值的硫酸钙等.
①写出反应Ⅰ的化学方程式:2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2
②生产中,向反应Ⅱ的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质,目的是防止亚硫酸铵被氧化.
③检验经过反应Ⅲ得到的氨态氮肥中SO42-所用试剂是盐酸和氯化钡(HCl和BaCl2).

(4)工业上利用氯碱工业产品治理含二氧化硫的废气.图2是氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图.
①用溶液A吸收含二氧化硫的废气,其反应的离子方程式是SO2+2OH-=SO32-+H2O(或SO2+OH-=HSO3-).
②用含气体B的阳极区溶液吸收含二氧化硫的废气,其反应的离子方程式是SO2+Cl2+H2O=4H++SO42-+2Cl-

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8.实验室欲配制0.5mol•L-1的NaOH溶液500mL,有以下仪器:
①烧杯 ②100mL量筒 ③1000mL 容量瓶 ④500mL 容量瓶 ⑤玻璃棒 ⑥托盘天平(带砝码)⑦药匙.
(1)配制时,必须使用的仪器有①④⑤⑥⑦(填代号),还缺少的仪器是胶头滴管,该实验中两次用到玻璃棒,其作用分别是搅拌,加速溶解、引流.
(2)使用容量瓶前必须进行的一步操作是检查是否漏水.
(3)配制时,一般可分为以下几个步骤:①称量 ②计算 ③溶解 ④摇匀 ⑤转移 ⑥洗涤 ⑦定容 ⑧冷却,其正确的操作顺序是②①③⑧⑤⑥⑦④.

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9.用物理方法从植物体中提取,或是用化学方法合成药用化学物质,治疗病症,挽救性命,一直是科学家们致力研究的课题.请用化学知识分析“青蒿素”、“华法林”两种药物的结构及合成过程.
Ⅰ.2015年诺贝尔医学奖授予中国女药学家屠呦呦.“因为发现青蒿素,一种用于治疗疟疾的药物,挽救了全球特别是发展中国家的数百万人的生命.”

下列关于青蒿素和双氢青蒿素(结构如图1所示)的说法错误的是D.
A.青蒿素分子中含有过氧键、酯基和醚键
B.青蒿素的分子式为C15H22O5
C.由双氢青蒿素转化为青蒿素的反应属氧化反应
D.双氢青蒿素分子中有2个六元环和2个七元环
Ⅱ.华法林是一种治疗心脑血管疾病的药物,其合成路径如图2(部分反应条件略去).

已知:①



(1)A属于芳香烃,名称是甲苯;
(2)C生成D的反应类型是氧化反应; E与N合成华法林的反应类型是加成反应.
(3)B→C的转化过程中的化学反应方程式为
(4)E的结构简式是.L→M的转化中,会产生少量链状高分子聚合物,该聚合物的结构简式为
(5)K有多种同分异构体,满足下列条件的K的同分异构体还有18种.
①属于芳香族化合物   ②遇到FeCl3显紫色   ③可发生水解反应.
写出其中满足核磁共振氢谱图显示峰值比为1:2:2:2:1的同分异构体的结构简式

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