题目内容

【题目】氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途。

Ⅰ.某化学兴趣小组利用以下装置模拟合成氨并制备少量氨水

已知加热(85℃) NH4ClNaNO2饱和溶液可以制取N2.

(1)B仪器制取氢气(所用的药品是锌粒和稀盐酸)要做到随开随用,随关随停。可以选取下列______装置。

为了完成实验,装置从左到右接口的连接顺序是(装置不可重复使用):_______________

(2)D中玻璃纤维的作用是:__________

(3)小组中甲同学认为F装置不太合理,实验中会产生倒吸。乙同学认真分析后认为该装置无需改进,他的理由是:___________

Ⅱ.在通常情况下存在2NO2(g)N2O4(g)的反应。恒温下,将一定量NO2N2O4(g)的混合气体充入容积固定的2L密闭容器中,其中各气体物质的量浓度随时间变化关系如图所示。

(4)反应2NO2(g)N2O4(g)的熵变 ΔS____0,焓变ΔH_____0(“>”、“<“”“=”)。

(5)可作为判断上述可逆反应达到平衡状态的依据的是______

A.2v(N2O4)=v(NO2)

B.容器中压强不变

C.容器中气体的密度不变

D.容器中NO2的体积分数不变

E.容器内气体的颜色不变

(6)10min,v(NO2)表示的反应速率为____mol·L-1·min-1.

(7)该条件下达到平衡状态时容器中气体压强是起始时压强的____.

【答案】 甲乙丁 b i hc fg(gf) kj 增大气体与催化剂铁触媒的接触面积 该反应为可逆反应,反应物的转化率低,NH3中混有较多难溶于水的气体,装置F中不会产生倒吸 < < B D E 0.04 mol·L1·min1 1.25

【解析】(1)B仪器制取氢气(所用的药品是锌粒和稀盐酸)要做到随开随用,随关随停,甲乙丁都可以通过控制活塞的开关达到要求,丙装置无法使液体和固体分离开,使反应停止;A是氮气的发生装置,B是制取氢气的装置,C是氮气和氢气的混合并干燥的装置,D是氮气和氢气的反应装置,E中氢氧化钠可以除去氢气中的氯化氢气体,F是吸收生成的氨气的装置,G为点燃尾气中的氢气的装置。利用A中氯化铵和亚硝酸钠饱和溶液加热85°C可以制备N2,B中利用Zn与稀盐酸反应制备氢气,通过装置E除去氢气混有的HCl气体,然后和氮气通过C中浓硫酸干燥并混合后通入D中合成氨,再利用F装置中水吸收生成的氨气,氢气的尾气利用点燃的方法除去,则装置从左到右接口顺序是bihcefg(gf)kjl,故答案为:甲乙丁;b i hc; fg(gf) kj;

(2)D中是氮气和氢气合成氨,玻璃纤维的作用是增大气体与催化剂铁触媒的接触面积,

故答案为:增大气体与催化剂铁触媒的接触面积;

(3)小组中甲同学认为F装置不太合理,实验中会产生倒吸.乙同学认真分析后认为该装置无需改进,因为该反应为可逆反应反应物的转化率低,氨气中混有较多难溶于水的气体,装置F中不会产生倒吸,故答案为:该反应为可逆反应反应物的转化率低,氨气中混有较多难溶于水的气体,装置F中不会产生倒吸;

(4)反应2NO2(g)N2O4(g)的熵变 ΔS<0,反应能够自发进行,根据G=H-TS<0,焓变ΔH<0,故答案为:<;<;

(5)A.根据方程式,2v(N2O4)=v(NO2)始终相等,不能判断达到平衡状态,错误;B.容器中压强不变,说明气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,正确;C.容器中气体的质量和条件不变,密度始终不变,不能判断达到平衡状态,错误;D.容器中NO2的体积分数不变,说明物质的量不变,说明浓度不变,能够说明达到平衡状态,正确;E.容器内气体的颜色不变,说明NO2的浓度不变,能够说明达到平衡状态,正确;故选BDE;

(6)根据图像变化可知二氧化氮增加,四氧化二氮减小,二氧化氮变化的物质的量浓度=0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L,反应速率v===0.04mol/(Lmin),故答案为:0.04 mol·L1·min1

(7) 2NO2(g)N2O4(g),

起始量(mol/L) 0.6 0.2

变化量(mol/L) 0.2 0.4

平衡量(mol/L) 0.4 0.6

同温同体积条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,达到平衡状态时容器中气体压强与起始时压强之比===1.25,故答案为:1.25。

练习册系列答案
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【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

(1)在一定条件下将CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的相关反应有:

CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H1=+41KJ/mol

CO(g)+2 H2(g)CH3OH(g) △H2=-90KJ/mol

则由甲醇蒸气和水蒸气转化为CO2和H2的热化学方程式为___________________

(2)在一定温度下,向2L固定容积的密闭容器中通入2molCO2、3molH2,发生反应

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0.

测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是______________

A.单位时间内有3nmolH—H键断裂,同时又有2nmolO—H键断裂

B.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化

C.混合气体的密度不随时间变化

D.体系中n(CO2)/n(H2)=1∶1,且保持不变

②下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是__________

A.升高温度B.恒温恒容下,再充入2molCO2、3molH2

C.使用高效催化剂 D.恒温恒容充入He(g)使体系压强增大

③已知该温度下此反应的平衡常数K=0.198,若使K的值变为1,应采取的措施是___________

A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.恒压加入一定量H2

(3)捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL0.1 mol/LNa2CO3溶液完全捕捉0.44gCO2气体(溶液体积不变),所得溶液中c(HCO3)+c(CO32-)+c(H2CO3)=__________mol/L

(4)用CO2和天然气可以制备CO和H2,CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。密闭容器中浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4 的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示,则压强P1 ____P2(填“>”或“<”)。若P2=3MPa,则T°C时该反应的平衡常数Kp =_____MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

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