题目内容
【题目】硝酸在化学工业中有着极其广泛的应用。
(1)将1.25mol的NO、NO2、N2O4混合物(其中NO的体积分数为0.60)通入水中,在空气充足的条件下完全反应后可获得硝酸的物质的量范围是_______________。
(2)向稀硝酸中加入18.4mol/L的浓硫酸(98%)作吸水剂并蒸馏得浓硝酸,当其浓度下降到87%(密度1.8g/cm3)以下时,则失去吸水能力。50mL 18.4mol/L的浓硫酸作为吸水剂时,最多可吸水_________ g。
(3)在65%的HNO3(质量m1)中加入72%的Mg(NO3)2(质量m2)后蒸馏,分别得到97.5%的HNO3和60%的Mg(NO3)2溶液(其中不含硝酸)。若蒸馏过程中,硝酸、硝酸镁均无损耗,H2O的损耗占总质量的5%,则蒸馏前投料比=______________。
(4)硝酸工业中的尾气用烧碱进行吸收产物为NaNO2、NaNO3和H2O。现有含0.50mol氮氧化物的尾气,恰好被一定量的NaOH溶液完全吸收。已知反应后溶液含有0.35mol NaNO2。若将尾气NO和NO2的平均组成用NOx表示,则x =___________。
【答案】1.25mol<n(HNO3)<1.75mol 11.63 0.88 1.80
【解析】
(1)1.25molNO、NO2、N2O4混合物,NO的体积分数为0.60,所以n(NO)=1.25×0.6=0.75mol,n(NO2+N2O4)=1.25-0.75=0.5mol,因为在空气充足的条件下完全反应,所有N全都转变成硝酸,据N原子守恒当0.5mol全为二氧化氮时生成硝酸最少物质的量=1.25mol,若全为四氧化二氮生成硝酸最多为:0.75+0.5×2=1.75mol,即1.25mol<n(HNO3)<1.75mol;
(2)据已知信息,18.4 mol/L的浓硫酸吸完水后变为87%,假设浓硫酸体积为1L,吸收水的质量为m g,则有:(18.4×98)÷(18.4×98÷98%+m )×100%="87%" ,计算得m=232.6g,所以50mL 18.4mol/L的浓硫酸作为吸水剂时,最多可吸水232.6×0.05=11.63g;
(3)设蒸馏后硝酸溶液质量为a g,硝酸镁溶液质量为b g,蒸馏前后溶质质量不变,则有65%m1=97.5%a,a=m1;72%m2=60%b,b=1.2m2;因为蒸馏前后水减少了5%,所以剩余质量为95%,则95%(m1+m2)=a+b,即:(m1+m2)×95%=
m1+1.2m2,
=0.88;
(4)据氮原子守恒得,0.5mol NOx中N共0.5mol,生成NaNO2、NaNO3一共也是0.5mol,n(NaNO2)= 0.35mol,所以n(NaNO3)=0.5-0.35=0.15mol,即n(NaNO2):n(NaNO3)=7:3,据以上信息可写出反应方程式:10NOx+10NaOH=7NaNO2+3NaNO3+5H2O,据氧原子守恒得x=1.80。
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【题目】CO2是一种常见的温室气体,它的吸收和利用也成为现代科技的热门课题。
(1)恒容密闭容器中,在Cu/ZnO催化剂作用下,可用CO2制备甲醇:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(l) △H1,已知: CH3OH(g) +O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) △H2,写出氢气燃烧热的热化学方程式________(△H用△H1、 △H2表示)。某温度下,在体积为2L的密闭容器中加入2mol CO2、5mol H2以及催化剂进行反应生成CH3OH 蒸气和水蒸气,达到平衡时H2的转化率是60%,其平衡常数为_______。
(2)工业上用CO2催化加氢制取二甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。在两个相同的恒容密闭容器中,充入等量的反应物,分别以Ir和Ce作催化剂,反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率α(CO2)随反应温度的变化情况如图所示:
①用Ir和Ce作催化剂时,反应的活化能更低的是_________;
②a、b、c、d和e五种状态,反应一定达到平衡状态的是________,反应的ΔH ____0(填“>”、“=”或“<”);
③从状态a到c,CO2转化率不断增大的原因是__________;
④已知T℃下,将2 molCO2和6 molH2通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应,反应时间与容器内的总压强数据如表:
时间t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
总压强p/1000kPa | 1.0 | 0.83 | 0.68 | 0.60 | 0.60 |
该反应平衡时CO2的转化率为___________。
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2,得到NH4HCO3溶液,则反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_________。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10-7,Ka2=4×10-11 )。