题目内容
【题目】无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)
2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ/ mol。
(1)将一定量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____
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)平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,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Kp表达式_________(用p总、各气体物质的量分数用x表示);
(3)上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为_______(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强100kPa),已知该条件下k正=4.8×104s-1,当N2O4分解10%时,v正=_______kPa·s-1。(结果保留两位有效数字)
(4)真空密闭容器中放入一定量N2O4,维持总压强p0恒定,在温度为T时,平衡时N2O4分解百分率为α。保持温度不变,向密闭容器中充入等量N2O4,维持总压强在2p0条件下分解,则N2O4的平衡分解率的表达式为________。
【答案】bc
3.9×106
【解析】
⑴a. N2O4是正向,NO2是逆向,两个不同方向,速率比不等于计量系数比;b. 体系颜色开始要变,后来不变;c. 气体平均相对分子质量等于质量除以物质的量,质量不变,物质的量增加,气体平均相对分子质量减少;d. 气体密度等于质量除以体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变。
⑵根据反应得到平衡常数。
⑶根据v正 =v逆,得出Kp,再根据题知算 N2O4、 NO2物质的量进行计算正反应速率。
⑷温度相同,前后两次建立,因此前后两次的平衡常数相同建立关系计算。
⑴a. N2O4是正向,NO2是逆向,两个不同方向,速率比不等于计量系数比,不能说明达到平衡,故a不符合题意;b. 体系颜色开始要变,后来不变,能说明达到平衡,故b符合题意;c. 气体平均相对分子质量等于质量除以物质的量,质量不变,物质的量增加,气体平均相对分子质量减少,后来不变,则达到平衡,故c符合题意;d. 气体密度等于质量除以体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,不能说明达到平衡,故d不符合题意;综上所述,答案为:bc。
⑵上述反应平衡常数
;故答案为:
。
⑶上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,v正 =v逆,则Kp=
。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强100kPa),已知该条件下k正=4.8×104s-1,当N2O4分解10%时,假设开始有1mol N2O4分解0.1mol,生成0.2mol NO2,
,故答案为:3.9×106。
⑷温度相同,因此前后两次的平衡常数相同,保持温度不变,向密闭容器中充入等量N2O4,维持总压强在2p0条件下分解,则N2O4的平衡分解率为y,
,解得
,故答案为:
。
【题目】亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂,使用过量会使人中毒,国际上对食品中亚硝酸钠的用量控制在很低的水平上。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验:
(实验Ⅰ)制备NaNO2
该小组查阅资料知:2NO+Na2O2=2NaNO2;2NO2+Na2O2=2NaNO3。
制备装置如图所示(夹持装置略去):
![]()
(1)装置D可将剩余的NO氧化成NO3-,发生反应的离子方程式为____________。
(2)如果没有B装置,C中发生的副反应有_____________、____________。
(3)甲同学检查完装置气密性良好后进行实验,发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质。于是进行了适当的改进,改进后提高了NaNO2的纯度,则其改进措施是________________________________。
(实验Ⅱ)测定制取的样品中NaNO2的含量
步骤:
a.在5个有编号的带刻度试管(比色管)中分别加入不同量的NaNO2溶液,各加入1 mL的M溶液(M遇NaNO2呈紫红色,NaNO2浓度越大颜色越深),再加蒸馏水至总体积均为10 mL并振荡,制成标准色阶:
试管编号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ |
NaNO2含量/(mg·L-1) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
b.称量0.10 g制得的样品,溶于水配成500 mL溶液。取5 mL待测液,加入1 mL M溶液,再加蒸馏水至10 mL并振荡,与标准色阶比较。
(4)步骤b中比较结果是:待测液颜色与③标准色阶相同,则甲同学制得的样品中NaNO2的质量分数是________。
(5)用目视比色法证明维生素C可以有效降低NaNO2的含量。设计并完成下列实验报告。
实验方案 | 实验现象 | 实验结论 |
取5 mL待测液,加入______________,振荡,再加入1 mL M溶液,_______________,再振荡,与③标准色阶对比 | _______________ | 维生素C可以有效降低NaNO2的含量 |