题目内容
【题目】氮及其化合物在生活及工业生产中有着重要应用。请回答以下问题:
(1)如图是N2(g)、H2(g)与NH3(g)之间转化的能量关系图,则:
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①N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为___________________.
②过程(Ⅰ)和过程(Ⅱ)的反应热________(填“相同”或“不同”).
③某温度下,在1 L恒温恒容容器中充入1molN2和3 mol H2进行上述反应,10 min达到平衡,此时容器内压强变为原来的7/8.
a.该过程的平衡常数的表达式为____________.
b.N2的平衡转化率为________.
c.此时若保持容器温度和体积不变,向其中再加入2.25 molN2和0.5 mol NH3,则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动.
(2)用NH3可以消除氮氧化物的污染,已知:
反应Ⅰ:4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1 平衡常数为K1
反应Ⅱ:N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH2=b kJ·mol-1 平衡常数为K2
反应Ⅲ:4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1 平衡常数为K3
则反应Ⅱ中的b=_____(用含a、c的代数式表示),K3=_____(用K1和K2表示).反应Ⅲ中的ΔS______(填“>”“<”或“=”)0.
(3)在恒容的密闭器中,充入一定量的NH3和NO进行上述反应Ⅲ,测得不同温度下反应体系中NH3的转化率(α)与压强p的关系如图所示:
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①分析得p1________p2.(填“>”“<”或“=”)
②下列叙述中,不能作为判断反应Ⅲ已经达到平衡状态的标志的是________(填序号).
a.N2的浓度不再改变 b.断裂6 mol N—H键的同时,有6 mol H—O键形成
c.容器中压强不再变化 d.混合气体的密度保持不变
【答案】N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1 相同 K=c2(NH3)/[c(N2)c3(H2)] 25% 不 (a-c)/3
> < bd
【解析】
(1)①据图可知2molNH3分解得到1molN2和3molH2,吸收92kJ/mol的热量,因而N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。
②根据盖斯定律,反应热只与起始状态及终了状态有关,与过程无关,这两个过程起始状态和终了状态相同,因而反应热相同。
③可以根据三段式去求解,设转化xmol/LN2:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
起 1 3 0
转 x 3x 2x
平 1-x 3-3x 2x
根据此时容器内压强变为原来的7/8,可列式得
,则x=0.25mol/L。
a. K=
;
b. N2的平衡转化率为0.25/1×100%=25%;
c. 平衡时c(N2)=0.75mol/L,c(H2)=2.25mol/L,c(NH3)=0.5mol/L,K=
=0.029,向其中再加入2.25 molN2和0.5 mol NH3,则c(N2)=3mol/L,c(H2)=2.25mol/L,c(NH3)=1mol/L,Q=
=0.029,因而Q=K,平衡不移动。
(2)根据盖斯定律,设反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为A、B、C,则B=(A-C)/3,因而b=(a-c)/3,由于c=a-3b,所以可知K3=K1/K23,根据4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g)可知该反应各物质均为气体,且气体体积增大,因而混乱度变大,故ΔS>0。
(3)根据4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g)可知该反应的气体计量数在反应前后增大,因而保持温度不变,NH3的转化率(α)越大,说明压强越小,因而p1<p2。a.N2的浓度不再改变,说明各组分浓度都不变,因而可以作为判断平衡的标志,正确;b.断裂6 mol N—H键的同时,有6 mol H—O键形成,根据反应特点,两者都表示正反应速率,因而错误;c.由于反应前后气体计量数变化,当容器中压强不再变化可以判断平衡,正确;d.混合气体的密度ρ=m/V,由于各组分都是气体,反应前后混合气体总质量不变,又容器恒定,体积不变,因而密度始终是个定值,错误。故答案选bd。
【题目】某兴趣小组制备一定量的乙酸乙酯.取3mL无水乙醇,2mL浓硫酸,2mL冰醋酸进行实验,用5mL饱和碳酸钠溶液收集产物.
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I.实验装置如图所示
(1)制备乙酸乙酯的化学方程式为____________。
(2)浓硫酸的作用是_________。
(3)接收装置还可选择下图中的_______。(填序号).
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Ⅱ.甲同学用含有酚酞的饱和碳酸钠溶液(呈碱性)收集产物后振荡,发现红色迅速退去.
甲同学认为是蒸出的乙酸中和了碳酸钠.乙同学通过查阅资料并进行如下实验,证明甲同学的推测是错误的。
已知:酚酞难溶于水,易溶于有机溶剂;酚酞试剂是酚酞的乙醇溶液.
实验i,取振荡后的下层无色液体,分成两份,分别完成以下实验
序号 | 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
1 | 滴加几滴酸酞试剂 | 溶液______(填“变红”成“不变红”) | 碳酸钠并未被乙酸完全中和,仍有大量剩余 |
2 | 滴入乙酸溶液 | 有大量气泡产 |
实验ii.取振荡后的上层液体,加入____溶液,振荡,发现出现浅红色,静置分层后红色消失。
实验iii,取5mL饱和碳酸钠溶液,滴入几滴酚酞试剂,再加入3mL乙酸乙酯(不含乙酸)振荡,溶液先变红,振荡后红色消失。回答下列问题
(4)完成上述实验:①________。②________。
(5)结合实验ii和实验iii的现象,可得出的结论是__________。
(6)实验iii的实验目的是___________。