题目内容

16.将N2和 H2按一定比例混合,在相同状况下其密度是H2的 3.6倍,取0.5mol该混合气体通入密闭容器内,使之发生反应并在一定条件下达到平衡.已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍,试求:
(1)反应前混合气体中N2和 H2的体积比=1:4;
(2)达到平衡时混合气体中的氨的物质的量=0.06mol;
(3)平衡时N2的转化率=60%.

分析 (1)N2和 H2按一定比例混合,在相同状况下其密度是H2的3.6倍,则平均相对分子质量为3.6×2=7.2,设氮气为xmol,氢气为ymol,则:$\frac{28x+2y}{x+y}$=7.2,据此进行计算;
(2)由(1)可知,0.5mol该混合气体,物质的量分别为0.1mol、0.4mol,则
      3H2+N2?2NH3,
开始  0.4  0.1  0
转化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍,则:$\frac{0.5-2n}{0.5}$=0.76,解得氨的物质的量;
(3)根据(2)计算氮气的转化率.

解答 解:(1)N2和 H2按一定比例混合,在相同状况下其密度是H2的3.6倍,则平均相对分子质量为3.6×2=7.2,
设氮气为xmol,氢气为ymol,则:$\frac{28x+2y}{x+y}$=7.2,整理可得x:y=1:4,
相同条件下物质的量之比等于体积之比,所以体积为1:4,
故答案为:1:4;
(2)由(1)可知,0.5mol该混合气体,物质的量分别为0.1mol、0.4mol,则
      3H2+N2?2NH3,
开始  0.4  0.1  0
转化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍,则:$\frac{0.5-2n}{0.5}$=0.76,
解得:n=0.06mol,
故答案为:0.06mol;
(3)平衡时N2的转化率为:$\frac{0.06mol}{0.1mol}$×100%=60%,
故答案为:60%.

点评 本题考查化学平衡的计算,为高频考点,题目难度中等,明确化学平衡三段法计算的格式及平均相对分子质量、转化率的计算即可解答,侧重考查学生的分析能力及化学计算能力.

练习册系列答案
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14. 固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂,某学习小组以Fe(NO3)2为研究对象,通过实验探究其热分解的产物,查阅资料,根据硝酸盐受热分解的规律,提出如下4种猜想:
甲:Fe2O3、NO2 乙:Fe2O3、NO2、O2丙:Fe3O4、NO2、O2 丁:FeO、NO2、N2
(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是不符合氧化还原反应原理.
针对上述猜想,设计如图16所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①仪器连接后,放人固体试剂之前,应检验装置的气密性
②称取Fe(NO3)2固体3.6g置于A中,加热前先打开K,通入N2充满整个装置,后再关闭K,用酒精灯加热
③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化.
④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.6g
⑤取少量剩余固体于试管中,加人适量水,未见明显现象.
(3)实验结果分析讨论:
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析,可初步确认分解产物中有Fe2O3、NO2.
②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中溶液颜色会退去;另一个同学认定分解产物中有O2存在,未检侧到的原因是O2在通过装置B时已参与反应.
③为了验证是否有O2,某同学另称Fe(NO3)2固体3.6g,充分加热,收集气体,假设产生的气体全部收集,将集满气体的试管倒放在水槽中,观察到的现象是红棕色消失,液面上升,进入试管中的溶液大于$\frac{2}{3}$,通入一定量的O2后,气体全部被吸收,请写出Fe(NO3)2受热分解的化学方程式4Fe(NO3)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe2O3+8NO2↑+O2↑,通入O2的物质的量为0.0025mol.
④小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步研究.写一点不足之处:在A和B处加一个防倒吸的装置或者产生的气体不易收集.
1.有一含NaCl、Na2CO3•10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如图所示的实验装置,通过测量反应产生的CO2和H2O的质量,来确定该混合物中各组分的质量分数.

(1)实验步骤:
①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后,首先进行的操作是检查装置气密性.
②称取样品,并将其放入硬质玻璃管中;称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量.
③打开活塞K1、K2,关闭K3,缓缓鼓入空气数分钟,其目的是除去装置中的水蒸气和二氧化碳.
④关闭活塞K1、K2,打开K3,点燃酒精灯加热至不再产生气体.装置B中发生反应的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O↑+CO2↑、Na2CO3•10H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+10H2O↑.
⑤打开活塞K1,缓缓鼓入空气数分钟,然后拆下装置,再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量.
(2)关于该实验方案,请回答下列问题.
①若加热反应后不鼓入空气,对测定结果的影响是NaCl偏大NaHCO3偏小 Na2CO3•10H2O偏小 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)
②E处干燥管中盛放的药品是碱石灰,其作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果,如果实验中没有该装置,则会导致测量结果NaHCO3的质量分数偏大(填写同①).
③若样品质量为10.0g,反应后C、D装置增加的质量分别为2.7g、2.2g,则混合物中Na2CO3•10H2O的质量分数为28.6%.

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