题目内容
【题目】依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,回答问题:
(1)图1中,X的化学式为___,从化合价上看,X具有___性(“氧化”、“还原”)。
(2)回答下列关于NH3的问题:
①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气,该反应的化学方程式为________。
②下列试剂不能用于干燥NH3的是___(填字母)。
A.浓硫酸 B.碱石灰 C.NaOH固体
③若要收集一瓶氨气,请将上述装置补充完整,在图2虚框内画出连接图___。
④氨气是重要的化工原料,可以合成多种物质,写出其催化氧化的化学方程式__________________________ 。
(3)回答下列关于NO、NO2的问题:
①汽车排气管上装有催化转化器可减少尾气对环境的污染,汽车尾气中的有害气体CO和NO反应可转化为无害气体排放,写出相关反应的化学方程式:___________________
②NO和NO2按一定比例混合可以被NaOH溶液完全吸收,写出相关化学方程式_____________。
工业生产中利用氨水吸收SO2和NO2,原理如下图所示:
NO2被吸收过程的离子方程式是____________。
【答案】N2O5 氧化性; Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2 + 2NH3↑+2H2O A 4NH3 + 5O24NO+6H2O 2NO + 2CON2+2CO2 NO+ NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O NO2 +2SO32- == N2 + 2SO42-
【解析】
(1)X中氮元素化合价是+5价,氧化物的化学式为N2O5,氮元素处于最高价,因此X具有氧化性;
(2)①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制备氨气,该反应的化学方程式为:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2 + 2NH3↑+2H2O;
②A.氨气为碱性气体,且具有还原性,浓硫酸具有酸性和氧化性,会与氨气发生反应,故不能用浓硫酸干燥,正确;B.碱石灰可以干燥氨气,错误;C.NaOH固体可以干燥氨气,错误;故答案为A;
③氨气极易溶于水,比空气轻,收集方法只能用向下排空气法收集,导气管位置短进长出:;
④氨气催化氧化的化学方程式为:4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O;
(3)①汽车尾气中的有害气体CO和NO反应可转化为无害气体(N2、CO2)排放,CO中C的化合价升高2,NO中N的化合价降低2,根据化合价升降守恒和原子守恒可知,其化学反应方程式为2NO + 2CON2 + 2CO2;
②NO中N为+2价,NO2中N为+4价,归中反应只能都转化为+3价,故其化学方程式为:NO+ NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;反应物是亚硫酸铵、二氧化氮,生成物是硫酸铵和氮气,则NO2被吸收过程的离子方程式是:NO2 +2SO32- == N2 + 2SO42-。
【题目】十九大报告提出了“积极参与全球环境治理,落实减排承诺”。其中氮的化合物的处理和利用是环境科学研究的热点。
(1)机动车排放的尾气中主要污染物为NOx ,可用 CH4 催化还原 NOx 以消除其污染。298 K时,1.0 g CH4 (g)与足量的NO气体完全反应生成N2、CO2和H2O(g),放出72. 5 kJ的热量。该反应的热化学方程式为_______________。
(2)氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl,涉及的相关反应有:
热化学方程式 | 平衡常数 | |
① | 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1 | K1 |
② | 4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2 | K2 |
③ | 2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3 | K3 |
ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系为ΔH3=___________;K1、K2、K3的关系为K3=____________。
(3)对汽车加装尾气净化装置,可使汽车尾气中含有的CO、NO2等有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol-1。对于该反应,温度不同(T2﹥T1),其他条件相同时,下列图像正确的是________(填序号)。
(4)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s) +2NO(g)N2(g) + CO2(g) ΔH。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间/min 浓度/mol·L-1 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
① T1℃时,该反应在0~20min的平均反应速率v(CO2)=__________________;该反应的平衡常数K= _____________;
②30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是_______(填序号);
A. 加入一定量的活性炭 B. 恒温恒压充入氩气
C. 适当缩小容器的体积 D. 加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则和原平衡相比,NO的转化率_____________(填“升高”或“降低”),ΔH_______0(填“﹥”、“﹤”或“=”)。