题目内容
【题目】为了证明铜与稀硝酸反应产生NO,某校学生实验小组设计了一个实验,其装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去),B为一个用金属丝固定的干燥管,内装块状碳酸钙固体;E为一个空的蒸馏烧瓶;F是用于鼓入空气的双连打气球。
(1) 实验时,先将B装置下移,使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体,当C处产生白色沉淀时,立刻将B装置上提,使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的为 。
(2)将A中铜丝放入稀硝酸中,给装置A微微加热,在装置A中产生无色气体,其反应的化学方程式为 。
(3)装置E中开始时出现浅红棕色气体,用F向E中鼓入空气后,可观察到烧瓶E内气体颜色加深,产生上述现象的原因是 。
(4)一段时间后,C中白色沉淀溶解,其原因是________________________ __。
(5)装置D的作用是_________ ___________________________________。
【答案】(1)用碳酸钙与稀硝酸反应产生的二氧化碳排出装置中的空气
(2)3Cu + 8HNO3(稀)3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
(3)CO2密度比空气大,CO2进入E中并未将瓶中空气完全排尽,致使有少量NO被空气氧化成NO2,而出现浅红棕色;当从F中鼓入空气时,更多NO被氧化成NO2,故红棕色变深
(4)NO2在溶液中生成的HNO3与CaCO3反应,使沉淀溶解
(5)吸收尾气,防止污染大气
【解析】
实验时,可先将B装置中CaCO3放入硝酸中,碳酸钙和硝酸反应生成二氧化碳气体,先排出装置中的空气,以便在E烧瓶中收集到NO,以便观察颜色,且在C中可观察到浑浊,有碳酸钙沉淀生成,A中硝酸和铜反应生成NO,易于氧气反应,则将F气球中空气压入E中,有红棕色气体生成,装置D中盛有氢氧化钠溶液,可吸收二氧化氮气体,气球可用于收集不反应的NO,以防止污染空气。
(1)实验时,可先将B装置中CaCO3放入硝酸中,碳酸钙和硝酸反应生成二氧化碳气体,用碳酸钙与稀硝酸反应产生的二氧化碳排出装置中的空气排除装置中的空气,以便在E烧瓶中收集到NO,观察颜色,故答案为:用碳酸钙与稀硝酸反应产生的二氧化碳排出装置中的空气;
(2)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO,反应的化学方程式为:3Cu+8HNO3=2Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8HNO3=2Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
(3)由于CO2的密度大于空气的密度,因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的.由于E中有残留的少量O2,因此当有NO生成时,E中有少量的NO2生成,从F鼓入空气时,E中生成的NO2增加,红棕色加深,故答案为:二氧化碳密度大于空气,未能排尽烧瓶中的空气,少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO2;鼓入空气后,NO与氧气反应,生成大量的红棕色气体二氧化氮,所以红棕色加深;
(4)E中生成的NO2会被排入C,在C中与水反应生成硝酸,将原来生成的CaCO3沉淀溶解,故答案为:二氧化氮与水反应生成硝酸,硝酸使白色沉淀碳酸钙溶解;
(5)D装置用来吸收尾气,防止污染环境,故答案为:吸收尾气,防止污染大气。
【题目】研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义。
(1)肼(N2H4)与N2O4分别是火箭发射中最常用的燃料与氧化剂。已知2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 225 kJ·mol-1。几种化学键的键能数据如下:
化学键 | N—H | N—N | N≡N | O—H |
键能/(kJ·mol-1) | 390 | 190 | 946 | 460 |
则1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是________。
(2)N2O4与NO2转化的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ·mol-1。
①将一定量的N2O4投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是________(填字母)。
a.v正(N2O4)=2v逆(NO2) b.体系颜色不变
c.气体平均相对分子质量不变 d.气体密度不变
②在一密闭容器中发生该反应,达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次达到平衡时,则混合气体的颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”),判断理由______________________________________。
③平衡常数K可用反应体系中气体物质平衡分压表示,即K表达式中平衡浓度可用平衡分压代替,分压=总压×物质的量分数[例如:p(NO2)=p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数K的表达式________(用p总、各气体物质的量分数x表示);影响K的因素为________。
(3)氨是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛的应用。在773 K时,分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中,限着反应的进行,气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间(t)的关系如表所示:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n(H2/span>)/mol | 6.00 | 4.50 | 3.60 | 3.30 | 3.03 | 3.00 | 3.00 |
n(NH3)/mol | 0 | 1.00 | 1.60 | 1.80 | 1.98 | 2.00 | 2.00 |
①该温度下,若向同容积的另一容器中投入N2、H2、NH3,其浓度均为3 mol·L-1,则此时v正________________(填“大于”“小于”或“等于”)。
②由表中的实验数据可得到“c—t”的关系,如图1所示,表示c(N2)—t的曲线是________。在此温度下,若起始充入4 mol N2和12 mol H2,则反应刚达到平衡时,表示c(H2)—t的曲线上相应的点为________。
(4)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图2所示。电池正极的电极反应式是____________________,A是_______________________________。