题目内容
【题目】某小组利用如图所示装置制备少量NCl3。已知:NCl3可由Cl2与NH4Cl溶液在适宜温度下反应生成。常温下,NCl3为黄色油状液体,熔点为-40℃,沸点为71℃;极易爆炸,自然爆炸点为95℃。
回答下列问题:
(1)装置A中圆底烧瓶内所盛放的固体是___(填化学式)。
(2)装置B中仪器C的名称是___,实验过程中该仪器内发生反应的化学方程式为___。
(3)装置B的烧杯中应控制水浴加热的温度范围为____。
(4)装置D中所盛放的试剂不能为下列选项中的___(填字母)。
a.生石灰 b.NaOH固体 C.碱石灰 d.无水CaCl2
(5)查阅资料可知,电解pH<5的NH4Cl溶液也可制得NCl3,则电解池中产生NCl3的电极为___(填“阴极’’或“阳极’’),该电极的电极反应式为___。
【答案】KMnO4或KClO3、Ca(ClO)2等 蒸馏烧瓶 NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl 71~95℃ d 阳极 3Cl-+NH4+-6e-=NCl3+4H+
【解析】
(1)装置A是用来制取氯气的装置,该反应不需要加热,故不能使用二氧化锰,其他制取氯气的方法为浓盐酸与高锰酸钾或与氯酸钾或与次氯酸盐等不需要加热都可以制取氯气;
答案为:KMnO4或KClO3、Ca(ClO)2等
(2)装置B中仪器C的名称是蒸馏烧瓶,实验过程中该仪器内发生反应为氯气和氯化铵在水浴加热的条件下发生氧化还原反应制取三氯化氮,化学方程式为NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl。
答案为:蒸馏烧瓶;NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl;
(3)由题目信息:常温下,NCl3为黄色油状液体,熔点为-40℃,沸点为71℃;极易爆炸,自然爆炸点为95℃。要收集NCl3温度不得低于71℃,防止爆炸自然,温度不得超过95℃。
答案为:71~95℃;
(4)装置D为尾气处理装置,装置中有未参与反应的氯气,有毒,属于大气污染物,需要吸收处理,无水氯化钙属于中性干燥剂,不能吸收多余未反应的氯气,不能用于该实验的尾气处理。
答案选d;
(5)查阅资料可知,电解pH<5的NH4Cl溶液也可制得NCl3,根据化合价变化,N从3价变为+3价,失去电子,在电解池中应为阳极反应,则电解池中产生NCl3的电极为阳极,阳极的电极反应式为:3Cl-+NH4+-6e-=NCl3+4H+,
故答案为:阳极; 3Cl-+NH4+-6e-=NCl3+4H+。
【题目】为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4,以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化剂作用下,通过下列反应:CCl4+H2 CHCl3+HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。此反应伴随有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4 等。已知CCl4的沸点为77 ℃,CHCl3的沸点为61.2 ℃。
(1)在密闭容器中,该反应达到平衡状态后,测得如下数据(假设不考虑副反应)。
实验 序号 | 温度/℃ | 初始CCl4的浓度 (mol·L-1) | 初始H2的浓度 (mol·L-1) | CCl4的平衡转化率 |
1 | 110 | 0.8 | 1.2 | A |
2 | 110 | 1 | 1 | 50% |
3 | 100 | 1 | 1 | B |
①此反应的化学平衡常数表达式为_____________。
②实验1中,CCl4的转化率A________50%(填“大于”“小于”或“等于”)。
③实验2中,10 h后达到平衡,H2的平均反应速率为________________。
④实验3中,B的值________(填序号)。
A 等于50% B 大于50% C 小于50% D 从本题资料无法判断
(2)120 ℃时,在相同条件的密闭容器中,分别进行H2 的初始浓度为2 mol·L-1和4 mol·L-1的实验,测得反应消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3的百分含量(y%)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线,虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线)。
①在图中的四条线中,表示H2的起始浓度为2 mol·L-1的实验消耗CCl4的百分率变化曲线的是________(填序号)。
②根据上图曲线,氢气的起始浓度为________ mol·L1时,有利于提高CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量。