体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,进行喷泉实验,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为(1998年上海高考题)

A.①>②B.①<②C.①=②D.不能确定

思路分析:设圆底烧瓶的体积为VL,所含气体的物质的量为xmol。则:

c(NH3)=x/Vmol/L而3NO2+H2O=2HNO3+NO,c(HNO3)=[2/3xmol]÷[2/3VL]=x/Vmol/L。

答案:C

方法要领:只要在同温同压下,单一气体(或某一气体中混有空气)如进行喷泉实验(在H2O中)后所得溶液的浓度均相同。它与液体上升高度无关。如是标准状况则浓度为1/22.4mol/L。

注意:若误以为NO2与H2O生成HNO3的物质的量为2/3x,而忽视了溶液的体积也是2V/3L的话,就会得出两者浓度不等的结论。

例7某试剂厂有银(含杂质铜)和硝酸(含杂质Fe3+)反应制取硝酸银.步骤如下(1996年上海高考题)

依据上述步骤,完成下列填空:

(1)溶解银的硝酸应该用硝酸(填浓或稀)。原因是(填序号,下同)

(a)减少过程中产生NOX的量(b)减少原料银的消耗量(c)节省硝酸物质的量

(2)步骤B加热保温的作用是.

(a)有利于加快反应速率

(b)有利于未反应的硝酸挥发

(c)有利于硝酸充分反应,降低溶液中[H+]

(3)步骤C中是为了除去Fe3+、Cu2+等杂质,冲稀静置时发生的化学反应是

(a)置换反应(b)水解反应(c)氧化还原反应

产生的沉淀物化学式.

思路分析:(1)根据反应方程式:Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O、3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O可知:每生成1molAgNO3,如用浓HNO3,消耗HNO32mol,产生1molNO2;如用稀HNO3,只需HNO34/3mol,放出NO1/3mol。故用稀硝酸比用浓硝酸好,原因为(a)、(c)。

(2)根据温度对反应速率的影响,加热保温是使反应加快,促使HNO3与Ag反应,而不希望HNO3损失,因此其目的是(a)、(c)。

(3)由水解原理,溶液浓度小,促进水解,使Fe3+、Cu2+生成难溶的Fe(OH)3、Cu(OH)2而除去。

答案:(1)稀,(a)、(c)(2)(a)、(c)(3)(b),Fe(OH)3、Cu(OH)2

方法要领:联系工业生产流程,运用化学知识,理解化学原理解答生产中的问题是高考的热点。用到的化学原理有:反应速率;水解反应;物质分离和提纯的方法。试题的能力要求较高,立意新。考生应首先将整个流程看懂,在理解每一操作步骤的目的和作用的同时,须联系各步骤的相互关系和作用。明确前一操作是后一操作过程的基础和条件。如:过量的Ag与稀HNO3混合其目的是使HNO3充分反应,步骤B加热保温的原因也是为这一目的而设置的。它使NOx不断逸出,降低酸度,有利于下一步用水冲稀,使杂质离子水解完全,并通过静置而沉降。以上三个步骤一环紧扣一环。

本题通过AgNO3生产的步骤、过程,考查考生对金属(Ag、Fe、Cu)与HNO3反应的理解程度。在步骤C中,虽然Ag+也参与水解,但AgOH很不稳定分解:AgOH→Ag2O,合并于过量银中循环使用。

题中给出了生产的过程图,提供了解题线索。解题时应根据银与不同浓度HNO3的反应及产生,考虑生产实际中的价值及产物对社会环境的影响,不难选择问题(1)中的答案为稀HNO3及其原因。借助化学反应的原理及条件,离子的性质等知识,从而顺利解答出问题(2)和(3)。

例8实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量,反应的化学方程式为:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O(1996年上海高考题)

试回答:(1)如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量[m(CuO)、m(H2O)]时,请用下列仪器设计一个简单的实验方案。

①仪器连接的顺序(用字母编号表示,仪器可重复使用);d中浓硫酸的作用是,;实验完毕时观察到a中的现象是;

②列出计算Cu的相对原子质量的表达式;

③下列情况将使测定结果偏大的是。(以下选择填空不限1个正确答案,均用字母编号填写)

(a)CuO未全部还原为Cu(b)CuO受潮(c)CuO中混有Cu

(2)如果仍采用上述仪器装置,其他方案可选用测定的物理量有

(a)m(Cu)和m(CuO)(b)m(N2)和m(H2O)(c)m(Cu)和m(H2O)(d)m(NH3)和m(H2O)

思路分析:根据本题的意图是需要测定反应物氧化铜和生成物水的质量,从而利用氨和加热条件下的氧化铜在化学反应中的关系求出铜的相对原子质量。氧化铜的质量可直接从所取的药品称量中得知,测反应生成的水的质量时,应考虑制得的氨气中混有的水蒸气对测量有干扰作用,应予以排除,反应后的气体中必然夹杂着未反应完的氨气,吸收水蒸气时也要考虑不能用浓硫酸作吸收剂,否则会同时吸入水蒸气和氨气,造成测量数据偏大。

(1)①NH4Cl和Ca(OH)2反应可生成NH3,经碱石灰干燥后(不能用浓H2SO4干燥),因为浓H2SO4要吸收NH3)把NH3通入a装置发生主体反应,将反应后生成的水蒸气用C吸收(不能用浓H2SO4吸收),因为还有未反应的NH3也可被浓H2SO4吸收,这样测量水的质量就偏大,多余的NH3用浓H2SO4吸收,同时也防止空气中的水蒸气进入第二个C装置中。

②2NH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O(设铜的相对原子质量为x)

3(x+16)3×18

m(CuO)m(H2O)x=18m(CuO)/m(H2O)-16

或考虑计算铜的相对原子质量的思路是:

n(CuO)=m(H2O)/18M(CuO)=m(CuO)/n(H2O)=18m(CuO)/m(H2O)M(Cu)=M(CuO)-16如果测量反应前后硬质玻璃管的质量,则可测出反应生成的铜的质量,从测得的氧化铜的质量可计算铜的相对原子质量为:

M(Cu)=m(Cu)/n(CuO)=18m(Cu)/m(H2O)。

从测得的生成的水的质量,也可计算铜的相对原子质量为:

M(Cu)=m(Cu)/n(H2O)=18m(Cu)/m(H2O)。

③要使测定结果偏大,则m(H2O)m要偏小,其中(a)导致m(H2O)偏小(b)导致m(H2O)偏大(c)相当于m(H2O)偏小。故选a、c。

(2)由于气体的质量难于测量,也难于收集,所以(b)(d)是不可选用的。

答案:(1)①bcacd吸收未反应的氨防止空气中水分进入固体由黑色转变为红色②③a、c(2)a、c

方法要领:本题意在考查定量测定的能力和运用信息的能力。仪器的选择要从生成反应物及能够准确测量生成物来考虑,B装置产生混有水蒸气的氨气,因实验中要测定后一反应产生的水蒸气,故应先将氨气中的水蒸气除去,通过C得纯NH3后再通过A与CuO反应,因要测定生成的水的量,故再通过一次和C相同的装置(不是同一装置)只吸收水蒸气而不吸收多余的氨气,NH3有污染,不能排放到大气中,同时为防止空气中的水蒸气进入干燥管、确保实验准确性,故最后再通过浓H2SO4,这是此类定量实验中应密切注意的,问题②、③关系式法不难得到结论,问题(2)中b和d均与Cu或关系,无法计算

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