题目内容
【题目】随着我国对环境问题的重视,碳、氮及其化合物的研究备受关注。
已知:Ⅰ
;
Ⅱ
;
Ⅲ![]()
.
请回答下列问题:
(1)
________。
(2)一定温度下,向刚性容器中充入
和足量
,发生上述反应,部分物质的物质的量浓度随时间的变化情况如图所示。
![]()
已知曲线a代表
的浓度变化,曲线b代表NO的浓度变化,则曲线c代表________的浓度变化。
该刚性容器的容积为________;
内,
的消耗速率
________。
该条件下,反应Ⅰ和反应Ⅱ中活化能较大的是________
填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”
,原因为________。
该温度下,反应Ⅲ的化学平衡常数
Ⅲ
________。
(3)若其他条件不变,将恒温容器改为绝热容器,再次达到平衡后,与原平衡相比,CO的体积分数________
填“增大”“减小”或“不变”
,原因为________。
【答案】
反应Ⅱ 反应I的反应速率较快
增大 反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应,则绝热容器平衡时的温度高于恒容容器平衡时的温度,导致反应Ⅲ的平衡逆向移动
【解析】
结合已知热化学方程式,根据盖斯定律进行计算;
根据化学反应前后元素守恒进行分析;
已知物质的量和浓度可求体积,根据
计算反应速率;
由图可知,开始时NO和CO的生成速率较快,反应速率越快,活化能越小;
根据元素守恒计算反应Ⅲ平衡时各物质的平衡浓度,进入计算该温度下,反应Ⅲ的化学平衡常数;
反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应,则绝热容器平衡时的温度高于恒容容器平衡时的温度,升温平衡逆向移动,据此分析。
根据盖斯定律,反应Ⅲ
反应Ⅱ
反应
,则
;故答案为:
;
根据化学方程式及图中信息可知,反应I和反应Ⅱ在第
时完全反应,且只有反应Ⅲ为可逆反应。根据化学方程式可知,参与反应的
和C的物质的量之比为
,结合元素守恒可知,最终平衡体系的气体中碳元素和氮元素的物质的量浓度均为
,其中
和
的物质的量浓度相等,均为
,则
的物质的量浓度为
,所以曲线c代表
的浓度变化;故答案为:
;
向刚性容器中充入的
的物质的量为
,起始浓度为
,所以刚性容器的容积为
;
内,
的消耗速率
;故答案为:
;
;
由图可知,开始时NO和CO的生成速率较快,说明反应I的速率大于反应Ⅱ,说明反应I的活化能较小,所以该条件下,反应Ⅱ的活化能较大;故答案为:反应Ⅱ;反应I的反应速率较快;
根据元素守恒可知,气态碳元素、氮元素的总浓度均为
,
和
的物质的量相等,故
的物质的量的2倍等于
的物质的量,则反应Ⅲ平衡时各物质的平衡浓度如下
单位:
,c(CO)=c(NO)=0.1mol/L,c(N2)=0.45mol/L,c(CO2)= 0.9mol/L,所以该温度下,反应Ⅲ的化学平衡常数
;故答案为:3645;
反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应,则绝热容器平衡时的温度高于恒容容器平衡时的温度,导致反应Ⅲ相对于原平衡逆向移动,CO的体积分数增大;故答案为:增大;反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应,则绝热容器平衡时的温度高于恒容容器平衡时的温度,导致反应Ⅲ的平衡逆向移动。
【题目】实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:4NH
+6HCHO=3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1mol(CH2)6N4H+与1molH+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤Ⅰ:称取样品1.500g。
步骤Ⅱ:将样品溶解后,完全转移到250mL容量瓶中,定容,充分摇匀。
步骤Ⅲ:移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中,加入10mL20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5min后,加入1~2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定至终点.按上述操作方法再重复2次。
(1)根据步骤Ⅲ填空:
①滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察___。
②达到滴定终点的标志是___。
③以下操作造成测得样品中氮的质量分数偏高的原因可能是___。
A.配制标准溶液的氢氧化钠中混有Na2CO3杂质
B.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,其它操作均正确
C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,水未倒尽
D.滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
E.未用标准液润洗碱式滴定管
(2)滴定结果如下表所示:
滴定次数 | 待测溶液的体积/mL | 标准溶液的体积 | |
滴定前刻度/mL | 滴定后刻度/mL | ||
1 | 25.00 | 1.02 | 21.03 |
2 | 25.00 | 2.00 | 21.99 |
3 | 25.00 | 0.20 | 20.20 |
若NaOH标准溶液的浓度为0.1010mol/L,则该样品中氮的质量分数为__。