题目内容
16.氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,易分解、易水解,可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等.某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵,并探究其分解反应平衡常数.反应的化学方程式:2NH3(g)+CO2(g)$?_{分解}^{制备}$NH2COONH4(s).请按要求回答下列问题:
(1)请在下图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图.
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图2所示.生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中.
①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤(填操作名称).
②图3中浓硫酸的作用是吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解.
(3)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡.实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
| 温度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
| 平衡总压强(kPa) | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
| 平衡气体总浓度(×10-3mol/L) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
A.密闭容器内混合气体的压强不变
B.密闭容器内物质总质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②该分解反应的焓变△H>0(填“>”、“=”或“<”),25.0℃时分解平衡常数的值=1.6384×10-8.
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将增加(填“增加”,“减少”或“不变”).
分析 (1)用分液漏斗盛放浓氨水,锥形瓶中盛放生石灰,将浓氨水放入锥形瓶与生石灰混合反应生成氨气;
(2)①分离互不相溶的固体与液态应采取过滤方法;
②浓硫酸吸收未反应的氨气,防止污染空气,还可以防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解;
(3)①可逆反应到达平衡时,正逆反应速率相等,各组分的浓度、含量不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化,说明到达平衡;
②由表中数据可知,温度越高,平衡时压强越大,而正反应为气体体积增大的反应,说明升高温度平衡向正反应向移动;
由方程式可知,分解得到氨气与二氧化碳浓度之比为2:1,据此计算各自浓度,代入平衡常数表达式K=c2(NH3)×c(CO2)计算;
③若在恒温下压缩容器体积,压强增大,正反应为气体体积增大的反应,不利于分解进行.
解答 解:(1)用分液漏斗盛放浓氨水,锥形瓶中盛放生石灰,将浓氨水放入锥形瓶与生石灰混合反应生成氨气,制取氨气的装置简图为:
,
故答案为:
;
(2)①生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中,分离互不相溶的固体与液态应采取过滤方法,故答案为:过滤;
②浓硫酸吸收未反应的氨气,防止污染空气,由于氨基甲酸铵水解易水解,浓硫酸还可以防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解,
故答案为:吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解;
(3)①A.分解反应是气体体积增大的反应,随反应进行压强增大,密闭容器内混合气体的压强不变,说明到达平衡,故A正确;
B.密闭容器内物质总质量水中不变,不能说明反应到达平衡,故B错误;
C.随反应进行气体的质量增大,密闭容器中混合气体的密度不变,说明混合气体总质量不变,说明反应到达平衡,故C正确;
D.密闭容器中反应后氨气与二氧化碳的体积之比始终为2:1,体积分数不变,故D错误,
故选:AC;
②由表中数据可知,温度越高,平衡时压强越大,而正反应为气体体积增大的反应,说明升高温度平衡向正反应向移动,则正反应为吸热反应,即△H>0;
由方程式可知,分解得到氨气与二氧化碳浓度之比为2:1,平衡气体总浓度为4.8×10-3mol/L,故氨气浓度为3.2×10-3mol/L,二氧化碳浓度为1.6×10-3mol/L,平衡常数K=c2(NH3)×c(CO2)=(3.2×10-3)2×1.6×10-3=1.6384×10-8,
故答案为:>;1.6384×10-8;
③若在恒温下压缩容器体积,压强增大,正反应为气体体积增大的反应,平衡向逆反应移动,不利于分解进行,氨基甲酸铵固体的质量将增加,
故答案为:增加.
点评 本题考查物质制备实验、物质的分离提纯、对试剂的分析评价、平衡状态判断、化学平衡影响元素及计算等,需要学生具备扎实的基础与灵活应用能力,题目难度中等.
| A. | 三种金属产生氢气的量相同 | |
| B. | 钠反应生成的氢气的量最多 | |
| C. | 铝反应产生的氢气的量最多 | |
| D. | 钠、镁与酸反应生成的氢气的量相同 |
| A. | Mg2+?SO42-?K+?Cl- | B. | K+?Cl-?NO-3?Cu2+ | ||
| C. | Na+?SO2-4?H+?NO-3 | D. | K+?CO32-?Cl-?Na+ |
| A. | 热稳定性:H2Se>H2S>H2O | B. | 原子半径:Se>Cl>S | ||
| C. | 酸性:H2SeO4<H2SO4<HClO4 | D. | 还原性:S2->Se2->Br- |
| A. | 溶液中阴离子向正极移动 | |
| B. | 溶液中阴离子物质的量减少 | |
| C. | 负极的电极反应式是:N2H4+4OH--4e-═4H2O+N2↑ | |
| D. | 正极的电极反应式是:O2+4H++4e-═2H2O |
| A. | CH3COO-、SO42-、K+、Mg2+ | B. | H+、MnO4-、K+、Cl- | ||
| C. | H+、NO3-、Na+、SO42- | D. | OH-、NO3-、Na+、NH4+ |
| A. | 液氯 | B. | 漂白粉 | C. | 空气 | D. | 稀硫酸 |