题目内容
【题目】氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料,实验室可用无水氯化铬(CrCl3)与氨气在高温下反应制备,反应原理为CrCl3+NH3CrN+3HCl.回答下列问题:
(1)制备无水氯化铬。氯化铬有很强的吸水性,通常以氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)的形式存在。直接加热脱水往往得到Cr2O3,有关反应的化学方程式为______________,以氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是_____________________________。
(2)制备氮化铬。某实验小组设计制备氮化铬的装置如下图所示(夹持与加热装置省略):
①装置A中发生反应的化学方程式为_____________________。
②实验开始时,要先打开装置A中活塞,后加热装置C,目的是___________________。
③装置B中盛放的试剂是____________,装置D的作用是_____________________。
④有同学认为该装置有一个缺陷,该缺陷是_______________________。
(3)氯化铬的纯度测定。制得的CrN中含有Cr2N杂质,取样品14.38g在空气中充分加热,得固体残渣(Cr2O3)的质量为16.72g,则样品中CrN的质量分数为_____________(结果保留3位有效数字)。
【答案】2CrCl3·6H2OCr2O3+9H2O+6HCl↑ 在HCl的气氛中加热 CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑(或NH3·H2ONH3↑+H2O) 用生成的氨气排除装置内的空气 碱石灰 防止空气中的水分进入装置C 没有尾气处理装置(或其他合理答案) 91.8%
【解析】
(1)加热CrCl36H2O晶体时,CrCl3水解;为防止CrCl3水解,在HCl的气氛中加热CrCl36H2O晶体制无水氯化铬;
(2)①浓氨水与CaO反应生成氢氧化钙和氨气;
②生成的氨气排除装置内的空气;
③装置B中盛放的试剂是碱石灰,目的是干燥氨气;装置D中的无水氯化钙可以吸收空气中的水蒸气;
(3)依据样品和Cr2O3的质量建立联立方程式求得CrN的物质的量,再依据CrN的质量求得质量分数。
(1)加热CrCl36H2O晶体时,CrCl3水解,氯化氢受热挥发,使水解平衡右移,CrCl3完全水解得到Cr(OH)3,Cr(OH)3受热分解生成Cr2O3,反应的化学方程式为2CrCl3·6H2OCr2O3+9H2O+6HCl↑;为防止CrCl3水解,在HCl的气氛中加热CrCl36H2O晶体,脱水制得无水氯化铬,故答案为:2CrCl3·6H2OCr2O3+9H2O+6HCl↑;在HCl的气氛中加热;
(2)①装置A中,浓氨水滴入到锥形瓶中,浓氨水中水与CaO反应生成氢氧化钙并放出大量的热,溶液中氢氧根浓度增大,使氨水的电离平衡左移,反应放出的热量升高温度,有利于氨气逸出,反应的化学方程式为CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑,故答案为:CaO+
NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑;
②实验开始时,先打开装置A中活塞,浓氨水与CaO反应制得氨气,生成的氨气排除装置内的空气,在无氧条件下,无水氯化铬(CrCl3)与氨气在高温下反应生成CrN,故答案为:用生成的氨气排除装置内的空气;
③装置B中盛放的试剂是碱石灰,目的是干燥氨气,防止水蒸气进入装置C中,干扰CrN的制备;装置D中的无水氯化钙可以吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入装置C中,干扰CrN的制备,故答案为:碱石灰;防止空气中的水分进入装置C;
④该装置有一个缺陷,没有氨气的尾气吸收装置,氨气排入到空气中,会污染环境,故答案为:没有尾气处理装置;
(3)设14.38g 样品中CrN为xmol,Cr2N为ymol,固体残渣Cr2O3的质量为16.72g,Cr2O3的物质的量为=0.11mol,由Cr原子个数守恒得关系式①x+2y=0.22,由样品质量的关系式②66x+118y=14.38,解关系式得x=0.2 mol,y=0.01mol,则样品中CrN的质量分数为≈91.8%,故答案为:91.8%。
【题目】H2是一种重要的清洁能源。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJmol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJmol-1
H2还原 CO反应合成甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1,则ΔH1=___kJmol-1,该反应自发进行的条件为___
A.高温 B.低温 C.任何温度条件下
(2)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入 1molCO和2.2mol H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。则P1__P2,判断的理由是_____。
(3)若反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1的密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化如表所示:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 |
H2 | 4 | 2 | ||
CO | 2 | 1 | ||
CH3OH(g) | 0 | 0.7 |
①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是____(填字母);
A.容器内压强保持不变 B.2v正
C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变
②若起始压强为P0 kPa,则在该温度下反应的平衡常数Kp=___(kPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10min内H2的反应速率v(H2)=___kPamin-1。