题目内容
【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2 和NO过程中的能量变化示意图,请写出NO2 和CO反应的热化学方程式______________________。
(2)在0.5 L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
请回答下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1_________K2(填”>”“=“或”<”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是_________(填序号字母)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2 b.v正(N2)=3v逆(H2)
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
③400℃时,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数K为______。当测得NH3、N2、H2的浓度分别为3 mol L1、2 mol L1、1 mol L1时,则该反应的v正(N2)____v逆(N2)(填”>”“=“或”<”)
【答案】 > c 2 <
【解析】
(1)由图可知:和CO反应的热化学方程式为:H=-234kJ/mol。
(2)①升高温度化学平衡向吸热反应方向移动。由于该反应的正反应是放热反应。所以升高温度化学平衡向逆反应方向移动。平衡越向逆反应方向移动,反应的平衡常数就越小。所以。
②a项,平衡时各物质的浓度与起始加入的物质的多少有关。只要平衡时各种物质的浓度不变,反应就达到了平衡。故a错误。
b项,在任何时刻都有,而,代入第一个式子可得。由于,反应未达到平衡。故b错误。
c项,由于容器的容积不变,若反应达到平衡,各种物质的物质的量不变,容器内压强也保持不变。故c正确。
d项,反应无论进行到什么程度,质量都不会发生变化,那么任何时刻混合气体的密度都保持不变。所以不能根据容器内混合气体的密度保持不变来判断反应达到平衡。故d错误。
综上所述,正确答案为c。
③400℃时,的化学平衡常数和反应的化学平衡常数互为倒数,即为2。由于,所以反应向逆反应方向移动,即。
【题目】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取少量黑色固体,洗涤后,_______(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_______________。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是___________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号 | 取样时间/min | 现象 |
ⅰ | 3 | 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 |
ⅱ | 30 | 产生白色沉淀;较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深 |
ⅲ | 120 | 产生白色沉淀;较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅 |
(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
② 对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2,由于________(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据_______现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。
③ 下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ:向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ:装置如图。其中甲溶液是________,操作及现象是________________。
(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:______。