题目内容
(16分)氨是一种重要的化工原料,某学习小组欲制取氨气并探究其性质。请回答:
(1)实验室制取氨气的化学方程式是 。
(2)①右图是进行氨气喷泉实验的装置,引发喷泉的操作步骤是 。
②氨气使烧杯中溶液由无色变为红色,其原因是_______________________________(用电离方程式表示)。
(3)该小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物。
① 实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染。请写出氨气与CuO反应的化学方程式 。
② 碱石灰的作用是 。
③该装置存在明显缺陷,请指出存在的问题并提出改进意见
。
(4)有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差(Cu+Cu + Cu2+)。
请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O。
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(5)工业废气中的氮氧化物是主要的大气污染物之一。为了治理污染,工业上常用氨气与之发生反应:NOx+NH3→N2+H2O,使其转化为无毒的N2 。现有NO2和NO的混合气体3.0 L,跟3.4 L(同温同压下)NH3反应,恰好使其全部转化为氮气,则原混合气体中,NO2与NO的体积比是__________。
(1)2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2+ 2NH3↑+2H2O
(2)①轻轻挤压滴管,是少量水加入烧瓶,然后打开止水夹K
②NH3 + H2O NH3·H2O NH4++ OH-
(3)①3CuO+ 2NH33Cu + N2+ 3H2O
② 吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定
③ 此装置无有尾气吸收装置,NH3排入大气,污染环境;
连接一个吸收氨气装置如下图所示。
(4)取少许样品于试管中,加入稀H2SO4,若溶液出现蓝色,说明红色物质中含有Cu2O;反之则没有
(5)7 : 3
解析:
氨是一种重要的化工原料,氨的合成与应用是当今重要研究内容之一。不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2起始物质的量之比为1∶3)。
压强(Mpa) 氨的平 衡含量(%) 温度(℃) | 0.1 | 10 | 20 | 30 | 60 | 100 |
200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
300 | 2.2 | 52.0 | 64.2 | 71.0 | 84.2 | 92.6 |
400 | 0.4 | 25.1 | 38.2 | 47.0 | 65.2 | 79.8 |
500 | 0.1 | 10.6 | 19.1 | 26.4 | 42.2 | 57.5 |
600 | 0.05 | 4.5 | 9.1 | 13.8 | 23.1 | 31.4 |
回答下列有关问题:
(1)利用表中数据推断得出合成氨的反应是__________反应(填“放热”、“吸热”或“无热量变化”)。
(2)根据表中数据,在200℃和100MPa时,平衡体系中NH3的物质的量分数最高,而实际工业生产不选用该条件的主要原因是___________________________________。
(3)一定条件下,对在密闭容器中进行的合成氨反应达平衡后,其他条件不变时,若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后,与原平衡相比,请将有关物理量的变化的情况填入下表中(填“增大”、“减小”或“可能增大也可能减小”):
反应速率 | 平衡常数K | 氨的体积分数 | |
变化情况 |
(4)将1molH2和1molN2通入一体积不变的密闭容器中,在一定温度和催化剂作用下,反应达到平衡,测得NH3的物质的量为0.3mol,此时若移走0.5molH2和0.5molN2,则反应达到新的平衡时,NH3的物质的量为_____________(选填答案编号)。
A.0.3mol B.0.15mol C.小于0.15mol D.大于0.15mol,小于0.3mol