题目内容
【题目】某化学兴趣小组用100 mL 1 mol/L NaOH溶液完全吸收了a mol CO2后得到溶液A(液体体积无变化)。为了确定溶液A的溶质成分及a值,该兴趣小组的同学进行了如下实验。请帮助他们完成下列相应实验内容。
[提出假设]
假设Ⅰ:溶液A的溶质为NaOH、Na2CO3;
假设Ⅱ:溶液A的溶质为Na2CO3;
假设Ⅲ:溶液A的溶质为Na2CO3、NaHCO3;
假设Ⅳ:溶液A的溶质为___。
[实验过程]
(1)甲同学取少量溶液A于试管,再向试管中滴加几滴酚酞溶液,溶液A变红,由此得出假设I成立。
(2)乙同学分析后认为甲同学的实验结论有误。请用离子方程式说明乙同学的判断依据_____;他进一步提出,应先取少量溶液,向其中加入足量的___溶液,来检验溶液A是否含___,结果加入检验溶液后观察到溶液A变浑浊。
(3)丙同学为了检验溶液A是否还含其它溶质,他将乙同学所得浑浊溶液进行过滤,并把滤液分为两份,向其中的一份加入稀硫酸,有无色气体生成,则假设___正确。
(4)为准确测定a值,丁同学取了10 mL 溶液A在锥形瓶中,用滴定管向其中加入某浓度的稀硫酸,记录加入硫酸的体积与生成气体的情况,并绘制成如图:
则a=___,所加硫酸的物质的量浓度为___。
【答案】NaHCO3 CO32-+ H2OHCO3-+ OH-或HCO3-+ H2OH2CO3+ OH- BaCl2或CaCl2或Ba(NO3)2或Ca(NO3)2 Na2CO3 Ⅲ 10/3mol/L
【解析】
二氧化碳与氢氧化钠反应时溶液中的溶质的成分有4种可能:NaOH、Na2CO3;Na2CO3;Na2CO3、NaHCO3;NaHCO3,结合物质的性质、图像分析解答。
根据以上分析可知第四种假设为溶质为NaHCO3;
(2)因为加入酚酞后溶液变红色,不能证明溶液中含有氢氧化钠,碳酸钠或碳酸氢钠水解液使溶液呈碱性,离子方程式是CO32-+ H2OHCO3-+ OH-或HCO3-+ H2OH2CO3+ OH-;因为不能确定哪种假设是正确的,所以不能加入碱性物质使碳酸根离子沉淀,可加入氯化钡或氯化钙溶液等,若产生沉淀,证明溶液A中含有Na2CO3;
(3)根据以上分析可知证明含有碳酸钠,则排除假设IV;向滤液中再加入稀硫酸有无色气体产生,证明含有碳酸氢钠,则假设Ⅲ是正确的;
(4)100 mL 1 mol/L NaOH中Na元素的物质的量是0.1mol,加入15mL稀硫酸后,溶液为硫酸钠溶液,根据Na元素守恒,则硫酸钠的物质的量是0.05mol,所以稀硫酸的物质的量浓度是0.05mol÷0.015L=10/3mol/L;由图可知,碳酸钠与5mL稀硫酸反应先生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠与10mL的稀硫酸反应生成二氧化碳气体,说明A溶液中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量相等,根据Na元素的物质的量为0.1mol可知Na2CO3和NaHCO3的物质的量均为1/30mol,则二氧化碳的物质的量是2×1/30mol=1/15mol,所以a=1/15。
【题目】课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法,是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,△S<0。
(1)下列关于工业合成氨的说法不正确的是___
A.因为△H<0,所以该反应一定能自发进行
B.因为△S<0,所以该反应一定不能自发进行
C.在高温下进行是为了提高反应物的转化率
D.使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能
(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b.v(N2)正=3 v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(3)工业上合成氨的部分工艺流程如下:
请用平衡移动原理来解释在流程中及时分离出氨气和循环使用气体的原因___。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示H2物质的量)。
①图象中T2和T1的关系是:T2__T1(填“>,<或=”)
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物N2 的转化率最高的是__(填字母)。
(5)恒温下,往一个4L的密闭容器中充入5.2molH2和2molN2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
c(NH3)/mol·L-1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
①此条件下该反应的化学平衡常数K=__。
②若维持容器体积不变,温度不变,往原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4mol,化学平衡将向___反应方向移动(填“正”或“逆”)。
③N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ/mol。在恒温恒容的密闭容器中充入1molN2和一定量的H2发生反应。达到平衡后,测得反应放出的热量为18.4kJ,容器内的压强变为原来的90%,则起始时充入的H2的物质的量为__mol。
(6)已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+181kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-484kJ/mol
写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式__。