【题目】硼氢化钠(NaBH4)是应用广泛、性能较好的还原剂,以硼酸、甲醇和氢化钠(NaH)为原料可制得硼氢化钠。某学习小组的同学欲利用下图所示路线在实验室合成硼氢化钠。
I.氢化钠的制备
已知NaH的化学反应活性很高,在潮湿的空气中能自燃,与酸接触即放出热量和氢引发燃烧甚至爆炸。该小组的同学利用下图中的装置在实验室制取NaH。
(1)NaH中氢元素的化合价为___________,NaH的电子式为___________。
(2)按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→___________b→c(填接口字母);连接装置后进行实验,在给装置B加热前,必须进行的一步操作是___________。
(3)装置A中盛装稀盐酸的仪器名称为___________,装置D中应盛装的试剂是___________。
(4)经分析,该实验装置有一个明显的不足是____________,解决此不足的措施是__________。
Ⅱ.硼氢化钠的制备与纯度测定
在搅拌加热到220℃时,向盛装NaH的缩合反应罐中加入硼酸三甲酯[B(OCH3)3],升温到260℃,充分反应后,经过处理得到NaBH4和甲醇钠。
(5)某同学欲通过测定硼氢化钠与水反应生成氢气的体积来测定硼氢化钠产品的纯度。
已知:NaH+H2O=H2↑+NaOH。
①硼氢化钠与水反应可以产生大量氢气和偏硼酸钠,该反应方程式为___________。
②该同学用图装置测定硼氢化钠产品的纯度(杂质只有氢化钠)。装置中a的作用是_________;称取6.28g氢化钠样品,重复实验操作三次,测得生成气体的平均体积为13.44L(已折算为标准状况),则样品中硼氢化钠的纯度为___________%(结果保留两位有效数字)。
【答案】-1 g→f→d→e 检验H2的纯度 分液漏斗 碱液 未防止空气中的水蒸气进入装置B中 在装置B之后连接一个干燥装置 NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑ 平衡气压,便于液体顺利滴下 85
【解析】
(1)根据Na的化合价为+1价,化合物中所有元素正负化合价代数和等于0分析;二者形成离子化合物,每种微粒达到稳定结构;
(2)在A装置中制取H2,通过D装置除去H2中的HCl杂质,再通过C装置干燥,最后通过B装置制取NaH;除杂、干燥的装置的导气管都是长进短出;由于H2是可燃性气体,在加热制取NaH前,首先要检验H2纯度,然后再加热;
(3)根据装置图中A的结构判断盛装稀盐酸的仪器名称为;装置D的作用是除去氢气中的HCl杂质,可根据HCl的性质,确定其中应盛装的试剂;
(4)根据NaH在潮湿的空气中能自燃,结合装置图中各个装置的作用可知缺少一个干燥装置;缺少什么就及时补救什么装置;
(5)①根据已知物质和待求物质结合质量守恒定律书写方程式;
②导管a起连通器的作用,根据其连接的位置、结合其作用分析;
称取6.28g氢化钠样品,发生的反应可能有NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑、Na+H2O=NaOH+H2↑,由放出氢气的体积计算氢气的物质的量,根据固体的质量、H2的物质的量,可计算出硼氢化钠的质量,最后可得其纯度。
(1)在NaH中Na的化合价为+1价,由于在化合物中所有元素正负化合价代数和等于0,所有H为-1价;NaH为离子化合物,Na失去最外层电子形成Na+,H原子获得1个电子形成H-,二者通过离子键结合,电子式为;
(2)在A装置中用稀盐酸与Zn反应制取H2,由于盐酸具有挥发性,制取的H2中含有HCl、H2O,然后通过D装置除去HCl气体,再通过C装置的浓硫酸对H2进行干燥,导气管都是长进短出,这时就得到干燥、纯净的H2,将其通过B装置,驱赶装置内的空气,待排出的气体为纯净的氢气时,给装置B加热,发生反应:2Na+H22NaH;所以按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→g→f→d→e→b→c;在给装置B加热前,必须进行的一步操作是检验从c排出的H2的纯度;
(3)根据装置图可在仪器A是分液漏斗;装置D目的是除去H2中的HCl杂质,可根据HCl的水溶液显酸性,用碱性物质的水溶液如NaOH溶液来吸收除去HCl杂质;
(4) NaH在潮湿的空气中能自燃,根据(2)的分析中制取装置各个部分的作用,可知还缺少一个防止空气中的水蒸气进入装置B的装置;解决此不足的措施是在装置B之后连接一个干燥装置;
(5)①由于硼氢化钠与水反应可以产生大量氢气和偏硼酸钠,则该反应方程式为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;
②导管a起连通器的作用,使液面上下气体压强一致,这样漏斗中的液体在重力作用下可以顺利滴下。因此装置中a的作用是平衡气压,便于液体顺利滴下;
6.28g氢化钠样品,发生反应:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑、NaH+H2O=NaOH+H2↑,放出氢气的物质的量为n(H2)= 13.44L÷22.4L/mol=0.6mol,假设NaBH4是物质的量为x,NaH的物质的量为y,则38x+24y=6.28g;4x+y=0.6,解得x=0.14mol,y=0.04mol,则样品中硼氢化钠的纯度为=85%。
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【题目】某结晶水合物分子式为RnH2O,其相对分子质量为M,25℃时,a g晶体溶于b g水中即饱和,形成V ml密度为ρ g/cm3的溶液,下列不正确的是 ( )
A. 饱和溶液的质量分数为B. 25℃,R的溶解度为g
C. 饱和溶液的质量分数为D. 饱和溶液物质的量浓度为mol/L
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【题目】下表是元素周期表的一部分,请回答有关问题:
(1)表中化学性质最不活泼的元素,其原子结构示意图为______。
(2)元素⑦与⑧的原子半径大小关系是:⑦______⑧(填“>”或“<”)。
(3)④⑤两元素相比较,金属性较强的是______ (填元素名称)。
(4)元素①的最高价氧化物的水化物的化学式为________。
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【题目】下列说法与盐类水解有关且正确的是: ( )
A. AlCl3溶液和NaAlO2溶液加热、蒸发、浓缩、结晶、灼烧,所得固体的成分相同
B. 配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在硫酸中,然后再用水稀释到所需的浓度
C. 用加热的方法可除去KCl溶液中混有的Fe3+
D. 食醋可以溶解水垢
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【题目】高分子化合物G是可被细菌作为碳源和能源利用的聚合物,属于一种生物可降解高分子材料,在食品、药品包装方面具有独特优势。已知A~G均为有机化合物,以下为高分子化合物G的一种合成路线:
回答以下问题:
(1)由CaC2制备A的化学方程式为_________________________________。
(2)A生成B的反应类型为______________________。
(3)C的化学名称是___________,C→D所需试剂和条件分别是___________、___________。
(4)E的结构简式为______________________。
(5)芳香族化合物H是D的同分异构体,则H可能的结构共有___________种(不包括D),写出核磁共振氢谱有三组峰且峰面积之比为1︰2︰6的H的同分异构体的结构简式___________(任写一种)。
(6)由F生成G的化学方程式为_________________________________。
(7)参考题中信息,设计由1,2二氯乙烷和冰醋酸为原料制取的合成线路图(无机试剂任选)__________________。
已知:-OH与碳碳双键两端的碳原子直接相连不稳定,会自变成—CHO。
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【题目】在373K时,把0.5mol N2O4气体通入体积为5L的恒容密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2秒时,NO2的浓度为0.02 mol/L。在60秒时,体系已达平衡,此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A. 前2秒,以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol/(L·s)
B. 在2秒时体系内的压强为开始时的1.2倍
C. 在平衡时体系内含N2O40.20mol
D. 平衡时,如果再充入一定量N2O4, 则可提高N2O4的转化率
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【题目】以高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐,少量铁元素和砷元素)为原料,可回收制备Cu和ZnSO4·H2O,其主要实验流程如下:
已知:①Fe3+完全沉淀pH为3.2,此时Zn2+、Cu2+未开始沉淀;②K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓(深蓝色);③砷元素进入水体中对环境污染大,可通过沉淀法除去。
(1)两段脱氯均需在85 ℃条件下进行,适宜的加热方式为________。
(2)碱洗脱氯时,溶液中Cu2+主要转化为Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3,也会发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出气体,该副反应的离子方程式为________________________。若用NaOH溶液进行碱洗操作时,浓度不宜过大,通过下表的数据分析其原因是___________。
NaOH溶液浓度对脱氯率和其他元素浸出率的影响
(3)ZnSO4的溶解度曲线如下图所示。“电解”后,从溶液中回收ZnSO4·H2O的实验、操作为___________。
(4)滤液1和滤液2中含一定量的Cu2+、Zn2+。为提高原料利用率,可采取的措施有:将滤液1和滤液2混合,回收铜锌沉淀物;循环使用电解过程产生的________(填化学式)。
(5)已知H3AsO3的还原性强于Fe2+,Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.7×10-21。测得酸浸液中杂质铁元素(以Fe2+存在)、砷元素(以H3AsO3存在)的浓度分别为1.15 g·L-1、0.58 g·L-1,可采用“氧化中和共沉淀”法除去,请设计实验方案: ____________________________(实验中须使用的试剂有:30%双氧水,0.001 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液,回收的铜锌沉淀物)。
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【题目】“8.12”天津港爆炸中有一定量的氰化物泄露.氰化物多数易溶于水,有剧毒,易造成水污染.为了增加对氰化物的了解,同学们查找资料进行学习和探究。
探究氰化物的性质:已知部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸 | HCOOH | HCN | H2CO3 |
25℃电离平衡常数 | Ki=1.77×10﹣4 | Ki=5.0×10﹣10 | Ki1=4.3×10﹣7 Ki2=5.6×10﹣11 |
(1)NaCN溶液呈碱性的原因是________________________ (用离子方程式表示)
(2)如图表示常温下,稀释HCOOH、HCN两种酸的稀溶液时,溶液pH随加水量的变化.下列说法正确的是_________
A.相同浓度的HCOONa和NaCN的混合溶液中,各离子浓度的大小关系是:c(Na+)>c(CN﹣)>c(HCOO﹣)>c(OH﹣)>c(H+)
B.向NaCN溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为:CN﹣+CO2+H2O=HCN+CO32﹣
C.图像中a点酸的总浓度小于b点酸的总浓度
D.c点溶液的导电性比a点溶液的导电性弱
(3)H2O2有“绿色氧化剂”的美称;也可消除水中的氰化物(如KCN),经以下反应实现:KCN+H2O2+H2O═A+NH3↑,则生成物A的化学式为_____。
(4)下列四种离子结合H+能力由弱到强的是______________________________________。
A. HCOO- B. CN- C. CO32- D.HCO3-
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【题目】下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是( )
A. 0.1 mol/L的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
B. NaHCO3溶液中:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)
C. 室温下,由pH=1的CH3COOH溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合,溶液中离子浓度大小的顺序为:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D. 常温下,在pH=8的NaA溶液中:c(Na+)-c(A-)=9.9×10-7 mol/L
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