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20.氮、磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途.回答下列问题:
I(1)直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的,常用于制取阻燃剂聚磷酸铵.
①写出磷酸主要的电离方程式H3PO4?H2PO4-+H+
②直链低聚磷酸铵的化学式可表示为(NH4(n+2)PnQx=3n+1(用n表示).
(2)在碱性条件下,次磷酸盐可用于化学镀银,完成其反应的离子方程式.
□H2PO2-+□Ag++□6OH-=□PO43-+□Ag++□4H2O
(3)由工业白磷(含少量砷、铁、镁等)制备高纯白磷(熔点44℃,沸点280℃),主要生产流程如下:

①除砷过程在75℃下进行,其合理的原因是cd(填字母).
a.使白磷熔化,并溶于水    b.降低白磷的毒性
c.温度不宜过高,防止硝酸分解
d.适当提高温度,加快化学反应速率
②硝酸氧化除砷时被还原为NO,氧化相同质量的砷,当转化为亚砷酸的量越多,消耗硝酸的量越少(填“多”或“少”).
③某条件下,用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷,砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如右图,砷的脱除率从a点到b点降低的原因是硝酸浓度大,氧化性强,有较多的硝酸用于氧化白磷,脱砷率低.
II(4)查阅资料可知:银氨溶液中存在平衡:Ag+(aq)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq),该反应平衡常数的表达式K稳[Ag(NH32+]=$\frac{c([Ag(NY{H}_{3})_{2}]^{+})}{c(A{g}^{+}){c}^{2}(N{H}_{3})}$,已知某温度下,K稳[Ag(NH32+]=1.10×107,Ksp[AgCl]=1.45×10-10.计算得到可逆反应AgCl(s)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.6×10-3 (保留2位有效数字),1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.04mol(保留1位有效数字).

分析 (1)①磷酸属于弱电解质,第一步电离为主;
②根据化合价代数和为0计算;
(2)P元素化合价由+1价升高为+5价,共升高4价,而Ag元素由+1价降低为0甲,共降低1价,化合价升降最小公倍数为4,故H2PO2-、HPO43-的系数为1,Ag+、Ag的系数为4,碱性条件下进行反应,结合电荷守恒可知反应物中缺项为OH-,由元素守恒可知生成物中缺项为H2O,结合电荷守恒、原子守恒配平;
(3)①白磷不溶于水,熔化不能改变其毒性,提高温度可以加快反应速率,但温度过高,硝酸会分解;
②氧化相同质量的砷,转化为亚砷酸的量越多,转移电子数目越小,消耗硝酸越少;
③硝酸浓度大,氧化性强,有较多的硝酸用于氧化白磷;
(4)化学平衡常数是指:一定温度下,可逆反应到达平衡时,生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比,固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出;
Ag+(aq)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)与AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)相加可以得到:AgCl(s)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)+Cl-(aq),故该反应平衡时为前两者平衡常数之积;
计算溶解xmolAgCl,则Ag(NH32+为xmol/L,Cl-为xmol/L,溶液中NH3(aq)为(1-2x)mol/L,结合平衡常数计算解答.

解答 解:(1)①磷酸属于弱电解质,第一步电离为主,磷酸主要的电离方程式:H3PO4?H2PO4-+H+
故答案为:H3PO4?H2PO4-+H+
②根据化合价代数和为0,则(n+2)+5n-2x=0,故x=3n+1,
(2)P元素化合价由+1价升高为+5价,共升高4价,而Ag元素由+1价降低为0甲,共降低1价,化合价升降最小公倍数为4,故H2PO2-、HPO43-的系数为1,Ag+、Ag的系数为4,碱性条件下进行反应,结合电荷守恒可知反应物中缺项为OH-,由元素守恒可知生成物中缺项为H2O,平衡后方程式为:1H2PO2-+4Ag++6OH-=1PO43-+4Ag+4H2O,
故答案为:1H2PO2-+4Ag++6OH-=1PO43-+4Ag+4H2O;
(3)①a.白磷不溶于水,故a错误;
b.熔化不能改变其毒性,故b错误;
c.温度过高,硝酸会分解,需要控制合适的温度,故c正确;
d.提高温度可以加快反应速率,故d正确.
故选:cd,
故答案为:cd;
②氧化相同质量的砷,转化为亚砷酸的量越多,转移电子数目越小,消耗硝酸越少,
故答案为:少;
③硝酸浓度大,氧化性强,有较多的硝酸用于氧化白磷,脱砷率低,
故答案为:硝酸浓度大,氧化性强,有较多的硝酸用于氧化白磷,脱砷率低;
(4)Ag+(aq)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)的平衡常数的表达式K=$\frac{c([Ag(NY{H}_{3})_{2}]^{+})}{c(A{g}^{+}){c}^{2}(N{H}_{3})}$,
Ag+(aq)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)与AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)相加可以得到:AgCl(s)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)+Cl-(aq),平衡常数表达式K=$\frac{c([Ag(N{H}_{3})_{2}]^{+})c(C{l}^{-})}{{c}^{2}(N{H}_{3})}$=$\frac{c([Ag(NY{H}_{3})_{2}]^{+})}{c(A{g}^{+}){c}^{2}(N{H}_{3})}$×c(Ag+)×c(Cl-)=1.10×107×1.45×10-10=1.6×10-3
计算溶解xmolAgCl,则Ag(NH32+为xmol/L,Cl-为xmol/L,溶液中NH3(aq)为(1-2x)mol/L,故$\frac{{x}^{2}}{(1-2x)^{2}}$
=1.6×10-3,解得x=0.04,
故答案为:$\frac{c([Ag(NY{H}_{3})_{2}]^{+})}{c(A{g}^{+}){c}^{2}(N{H}_{3})}$;1.6×10-3;0.04.

点评 本题考查物质制备工艺流程、氧化还原反应配平、平衡常数有关计算、电离方程式书写等,属于拼合型题目,侧重考查学生分析计算能力、知识迁移运用能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列有关化学反应速率的叙述中,正确的是(  )
A.100 mL 2 mol/L的盐酸与锌反应时,加入适量的氯化钠溶液,生成氢气的速率不变
B.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率
C.汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2,加入催化剂,不影响CO的转化率
D.二氧化硫的催化氧化是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,正反应速率减慢

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.某实验小组同学依据资料深入探究Fe3+在水溶液中的行为.
资料:
i.Fe3+ 在水溶液中以水合铁离子的形式存在,如[Fe(H2O)6]3+
[Fe(H2O)6]3+发生如下水解反应:
[Fe(H2O)6]3+(几乎无色)+nH2O?[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黄色)+nH3O+(n=0~6);
ii.[FeCl4(H2O)2]-为黄色.
进行实验:
实验I

实验Ⅱ
分别用试管①、③中的试剂作为待测液,用色度计测定其透光率.透光率越小,溶液颜色越深;透光率越大,溶液颜色越浅.

(1)实验I中,试管②溶液变为无色的原因是加入HNO3后,c(H+)增大,导致平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色.
(2)实验I中,试管③溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]-有关,支持此结论的实验现象是试管②、④中加入等量的HNO3后,②中溶液褪色,而④中溶液仍呈黄色.
(3)由实验Ⅱ图1、2可知:加热时,溶液颜色变深(填“变浅”、“变深”或“不变”).
(4)由实验Ⅱ,可以得出如下结论:
[结论一]FeCl3溶液中存在可逆反应:[FeCl4(H2O)2]-+4H2O?[Fe(H2O)6]3++4Cl-得出此结论的理由是升高或降低相同温度时,FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO33溶液,说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]-+
4H2O?[Fe(H2O)6]3++4Cl-
[结论二]结论一中反应的△H<0(填“>0”或“<0”).
(5)实验小组同学重新设计了一个实验证明(4)中结论一.实验方案:取试管①中溶液,先滴加HNO3,再滴加几滴NaCl溶液,最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况(请描述必要的实验操作和现象).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)?N2O4(g)△H<0.现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中发生上述反应,反应物浓度随时间变化关系如下图所示.X与Y两条曲线中,Y表示N2O4浓度随时间的变化
(1)前10min内用NO2表示反应的平均速率v (NO2)=0.04mol/(L•min);
上述反应的平衡常数K=1.1.
(2)下列能说明反应达到平衡状态的是AB
A.体系的颜色不再改变                 B.混合气体的压强不再改变
C.混合气体的密度不再改变             D.2v (NO2)=v(N2O4
(3)反应进行到15min时,曲线发生变化的原因是增大容器体积.
(4)若要使上述反应的平衡常数增大,可采取的措施是C
A.加入催化剂                        B.缩小容器容积
C.降低温度                          D.再加入一定量的NO2

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.某研究小组向某2L密闭容器中加入一定量的固体A和气体B,发生反应A(s)+2B(g)?D(g)+E(g)△H=QkJ•mol-1.在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的物质的量如表:
时间(min)
物质的量(mol)
01020304050
B2.001.361.001.001.201.20
D00.320.500.500.600.60
E00.320.500.500.600.60
(1)T1℃时,该反应的平衡常数K=0.25;
(2)30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据表中的数据判断改变的条件可能是ae(填字母编号).
a.通入一定量的B         b.加入一定量的固体A      c.适当缩小容器的体积
d.升高反应体系温度        e.同时加入0.2molB、0.1molD、0.1molE
(3)对于该反应,用各物质表示的反应速率与时间的关系示意曲线为图1中的④(填序号).

(4)维持容器的体积和温度T1不变,当向该容器中加入1.60 mol B、0.20 mol D、0.20 mol E和nmolA,达到平衡后,与表格中20分钟时各物质的浓度完全相同时,则投入固体A的物质的量n的取值范围是>0.3.
(5)维持容器的体积和温度T1不变,各物质的起始物质的量为n(A)=1.0 mol,n(B)=3.0 mol,n(D)=a mol,达到平衡后,n(E)=0.50 mol,则a=1.5.
(6)若该密闭容器绝热,实验测得B的转化率B%随时间变化的示意图如图2所示.由图可知,Q小于0(填“大于”或“小于”),c点v等于v(填“大于”“小于”或“等于”).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.苯甲酸乙酯是一种无色透明液体、能与乙醇、乙醚混溶,不溶于水.用于配制香水香精和人造精油,其制备原理如下:

已知:
物质颜色状态密度/g/cm3熔点/℃沸点/℃
苯甲酸白色固体1.2659122249
苯甲酸乙酯无色液体1.05-34.6212.6
乙酸无色液体1.049216.6117.9
乙醇无色液体0.789-117.378.5
乙酸乙酯无色液体0.894-0.898-83.677.1
乙醚无色液体0.713-116.334.6
*苯甲酸在100℃会迅速升华.
(1)如图1为课本上制取乙酸乙酯的实验装置图,请回答下列问题:

①乙醇、乙酸和浓硫酸混合的先后顺序先加乙醇,再加浓硫酸,等冷却再加乙酸;
②浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂;
③实验开始前在饱和碳酸钠加入酚酞,溶液会变红,随着乙酸乙酯的蒸出,红色会变浅,但是无气体产生,请写出发生该变化的离子反应方程式CH3COOH+CO32-=CH3COO-+HCO3-
(2)按照图2所示装置制备苯甲酸乙酯.
①制备:在圆底烧瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇(过量)、4mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按图2所示连接好仪器,其中分水器的作用是分离出反应生成的水,控制温度加热回流2h.
a.实验中使用分水器不断分离除去水的目的是分离反应过程中生的水,促进酯化反应向正反应方向进行;
b.从提供的分析实验室制取苯甲酸乙酯为什么不使用制取乙酸乙酯一样的装置?如果使用制取乙酸乙酯的装置,会使乙醇大量蒸馏出去,实验效率大大降低;
②产品的提纯
将圆底烧瓶中的残液倒入盛有冷水的烧瓶中,分批加入Na2CO3溶液呈中性;用分液漏斗分出有机层得粗产品.水层用25mL乙醚萃取分液,醚层与粗产品合并;在粗产品加入无水氯化钙后,静置、过滤,过滤液进行蒸馏,蒸出乙醚后,继续升温,接收210~213℃的馏分;产品经检验合格,测得产品体积为6mL.
c.在该实验分液过程中,产物应该从分液漏斗的上口倒出(填“上口倒出”可“下口倒出”);
d.该实验中苯甲酸乙酯的产率为42%;
e.若加入的Na2CO3溶液不足,在之后的蒸馏时烧瓶内会出现白烟生成,产生该现象的原因在苯甲酸乙酯中有未除净的苯甲酸,受热至100℃时升华.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.世间万物都有它的两面性,氰化钠(NaCN)是一种重要的化工原料,常用于化学合成、冶金工业等,应用不当,也会引起严重的后果.
(1)工业上可用纯碱、焦炭、氨气在高温下反应可以制取NaCN,写出反应的化学方程式Na2CO3+C+2NH3=2NaCN+3H2O.
(2)工业利用NaCN制备蓝色染料的流程如下:

通入Cl2时发生反应的离子方程式为_2[Fe(CN)6]4-+Cl2=2[Fe(CN)6]3-+2Cl-_,该蓝色染料的化学式为Fe3[Fe(CN)6]2
(3)现代采金技术先以NaCN溶液在自然环境中浸取粉碎的含金(Au)矿石,得到Na[Au(CN)2](二氰合金酸钠)溶液,再用锌还原Na[Au(CN)2]生成金.浸取过程的氧化剂是O2
(4)上述方法的主要缺点是容易引起水体污染.天津“8.12“爆炸中扩散的CN-也造成了部分水体污染.某小组欲检测污水中CN-的浓度.
资料:碱性条件下发生离子反应:2CN-+5H2O2+2OH-=2CO32-+N2+6H2O
实验装置如图(其中加热、夹持装置省略).(不考虑污水中其它离子反应)

①加入药品之前的操作是检查装置气密性;B的名称是三颈瓶,C中试剂是浓H2S04
②实验步骤如下:
步骤1关闭K1,打开K2,滴入足量H2O2溶液,对B加热.充分反应后,停止加热.
步骤2冷却后,用注射器穿过B装置的胶塞注入稀H2S04溶液.
步骤3打开K1,通入N2
③为了使检测更加准确,上述(2)中操作要特别注意一些事项.请写出至少一条加稀H2S04时要缓慢注入(要缓慢通人N2或给B加热时温度不能过高或加入稀H2SO4,要足量);.
(5)常温下HCN的电离常数Ka=6.2×10-10,浓度均为0.5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液显碱(填“酸”、“碱”或“中”)性,通过计算说明其原因Kh=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{6.2×1{0}^{-10}}$=1.6×10-5>6.2×10-10,即水解平衡常数大于电离平衡常数,所以溶液呈碱性.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

9.NH3的催化氧化是工业合成硝酸的基础,某实验小组在实验室中对该反应进行了探究.回答下列问题:
(1)气体制备
备选试剂:KClO3、MnO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2O2、H2O2、NH4HCO3、NaOH、溶液、无水氯化钙、浓硫酸、碱石灰等.
1小组采用装置甲制备于燥纯净的NH3(收集装置已略去,下同),且反应后试管中无固体剩余,则试管中选取如图甲的试剂是NH4HCO3,仪器B的名称是干燥管,该装置中选取的试剂是碱石灰.

②该小组采用KClO3制备纯净的O2,通过查阅资料,发现该方法制备的O2中含有Cl2杂质.图乙是该小组制备纯净O2时可能用到的装置.装置连接顺序为C→E→D→D(或D→D)(部分仪器可重复使用),其中除去Cl2反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCI+NaCIO+H2O.
(2)氨的催化氧化,打开图丙中活塞i和活赛ii,将(1)中制备的纯净NH3、O2(O2过量)经a管口通入到F装置中,打开电源,观察现象.
待铂丝为红热状态,关闭电源铂丝①持续呈红热状态,G中试管内②产生红棕色气体.③生成白烟
关闭活塞i和活塞ii,取下装置G,将该装置置于冷水中G中试管内④气体颜色变浅⑤有液态物质生成.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.某有机物的结构简式如图所示,有关该有机物的叙述正确的是(  )
A.在一定条件下,能发生取代、氧化、水解、酯化和加聚反应
B.该物质分子中最多可以有9个碳原子在同一平面上
C.1 mol该物质最多可与5mol H2发生加成反应
D.1 mol该物质完全氧化最多可消耗13 mol氧气

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