强攻专练(三)
1．某实验研究小组欲检验草酸晶体分解的产物并测定其纯度(杂质不发生反应)。查阅资料：草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100℃开始失水，101.5℃熔化，150℃左右分解产生H2O、CO和CO2。下面是可供选择的实验仪器(图中某些加热装置已略去)，实验所需药品不限。
(1)最适宜加热分解草酸晶体的装置是C。若选装置A可能会造成的后果是________________________；若选装置B可能会造成的后果是______________________。
(2)三种气体检验的先后次序是________(填编号)。 A．CO2、H2O、CO B．CO、H2O、CO2 C．H2O、CO2、CO D．H2O、CO、CO2
(3)实验利用装置“G(碱石灰)—F—D(CuO固体)—F”检验CO，则F中盛装的试剂是____________，证明含有CO的现象是______________。
(4)把分解装置与装有NaOH溶液的E装置直接组合，测量完全分解后所得气体的体积，测定a g草酸晶体的纯度。经实验得到气体的体积为V mL(已换算成标准状况)，则草酸纯度的表达式为________________。
(5)请设计实验方案测量草酸二级电离平衡常数Ka2的值，并根据方案中测得的物理量，写出计算Ka2的表达式________________________。
解析：本题主要考查物质的检验，涉及化学实验方案的设计与评价等。(1)要注意草酸晶体的熔化温度低于其分解温度，且分解时有水蒸气生成。(2)检验CO2用澄清石灰水，检验水蒸气一般用无水硫酸铜，而检验CO一般使其通过炽热的氧化铜，再将生成的气体通入澄清石灰水，观察是否有沉淀生成，故设计实验时需要首先检验水蒸气，然后检验CO2并要确保将CO2除尽，再检验CO。(3)碱石灰可以吸收CO2和H2O(g)，前一个F的作用是检验CO2是否被除尽，后一个F的作用是检验生成的气体中是否含有CO2。(4)由草酸分解的化学方程
△
式H2C2O4=====H2O↑＋CO↑＋CO2↑可知，草酸的物质的量等于V mL CO气体的物质的量，则草酸的纯度为
V×10－3 L－1
－1×126 g·mol22.4 L·mol
×100%
a g－3
126×V×10
22.4＝。
a答案：(1)固体药品熔化后会流到试管口 冷凝水会倒流到试管底，造成试管破裂 (2)C (3)澄清的石灰水 前一个F中没有浑浊，后一个F中有沉淀产生；D中固体反应后从黑色变成红色
－3
126×V×10
22.4
(4)
a(5)常温时，用pH计测量0.100 mol·L草酸钠溶液的pH，则c(OH)＝据CO＋H2O10
－15－2－24
－1－
KW
＋
c，依HCO＋OH，计算得
＋
－24
－
KW
Ka20.1－c＝c2
－
－0.1－c或Ka2＝2
－－
c×KW或Ka2＝
c2
－13
10
2．含氮化合物的研发与绿色发展、经济可持续发展有着密切关联。
或c2
(1)氨是一种重要化工原料。合成氨原料气H2，可用天然气为原料制得，有关反应的能量变化如图所示。
则用CH4(g)和H2O(g)反应制得H2(g)和CO(g)的热化学方程式为：____________________________________。
(2)氮的氧化物有着广泛用途，又是环境的污染物。
(ⅰ)在150℃时，将0.40 mol NO2气体充入体积为2 L的真空密闭容器中，发生反应：2NO2(g) N2O4(g)。每隔一定时间测定容器内各物质的物质的量，数据如下表：
时间/s 0 20 40 60 80 n(NO2)/mol 0.40 n1 0.26 n3 n4 n(N2O4)/mol 0 0.05 n2 0.08 0.08 ①当反应在150℃达到平衡时，该反应的平衡常数K＝________。(填数值)
②若最初通入N2O4，在相同条件下达到平衡时，各物质浓度仍然相同，则N2O4的起始浓度应为________________。
(ⅱ)氨氧化制HNO3的尾气中含有NO和NO2，且n(NO)∶n(NO2)＝1∶1，可用尿素溶液除去，其作用原理是：NO2和NO与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成对环境无污染的物质。若用1 mol尿素吸收该尾气，则能吸收氮氧化物________g。
(3)氨气、CO2在一定条件下可合成尿素，其反应为：2NH3(g)＋CO2(g) ＋H2O(g)。如图表示合成塔中氨碳比a与CO2转化率ω的关系。
CO(NH2)2(s)
nn3
a为[]，b为水碳比[
nn2
①b应控制在________；
22
]。则：
A．1.5～1.6 B．1～1.1 C．0.6～0,7
②a应控制在4.0的理由是_____________________________________。
解析：本题考查盖斯定律、化学平衡常数、化学平衡移动原理在生产中的应用。(1)由题中能量变化曲线可写出热化学方程式：
1－1
①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.0 kJ·mol，
21－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol，
2
－1
③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－836.3 kJ·mol。 根据盖斯定律，由③－②×3－①可得CH4(g)＋H2O(g)===3H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋171.1
0.082－1
kJ·mol。(2)(ⅰ)①由表中数据可求出n3＝n4＝0.24，则平衡常数K＝≈2.8。
0.2422
②两次达到平衡时各物质浓度相同，则为等效平衡，若反应从右端开始，则N2O4的起始物质
－1
的量为0.20 mol，起始物质的量浓度为0.10 mol·L。(ⅱ)根据得失电子守恒和原子守恒
可得关系式：NO＋NO2～2HNO2～CO(NH2)2，尿素中N为－3价，所以1 mol尿素可吸收1 mol NO和1 mol NO2，则氮氧化物的质量为76 g。(3)①由图象看出，水碳比在0.6～0.7之间时CO2的转化率相对最高。
答案：(1)CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
－1
ΔH＝＋171.1 kJ·mol
－1
(2)(ⅰ)①2.8 ②0.10 mol·L (ⅱ)76
(3)①C ②a等于4.0，CO2的转化率迅速提高到最大值；而在4.0之后增大a，CO2的转化率无明显增大
3．乙二醛(OHC—CHO)是一种重要的精细化工产品。 Ⅰ.工业生产乙二醛
(1)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法
在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反应的化学方程式为______________________。该法具有原料易得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点是________________________________________________________________________。
(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法
－1
①已知：OHC—CHO(g)＋2H2(g) HOCH2CH2OH(g) ΔH＝－78 kJ·mol K1
－1
2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol K2 乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)＋O2(g) OHC—CHO(g)＋2H2O(g)的ΔH＝
－1
________kJ·mol。相同温度下，该反应的化学平衡常数K＝________(用含K1、K2的代数式表示)。
②当原料气中氧醇比为1.35时，乙二醛和副产物CO2的产率与反应温度的关系如图所示。反应温度在450～495℃之间和超过495℃时，乙二醛产率降低的主要原因分别是______________、________________。
Ⅱ.乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHC—COOH)的生产装置如图所示，通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸。
(3)阴极反应式为__________________________________________。 (4)阳极液中盐酸的作用，除了产生氯气外，还有
________________________________________________________________________。 (5)保持电流强度为a A，电解t min，制得乙醛酸m g。列式表示该装置在本次电解中
生成目标产物消耗的电子数－1
的电流效率η＝________。(设：法拉第常数为f C·mol；η＝
电极上通过的电子总数
×100%)
解析：本题考查热化学、化学平衡、电化学等知识。(1)CH3CHO和稀硝酸反应，CH3CHO