【題目】氨氣及其相關(guān)產(chǎn)品是基本化工原料,在化工領(lǐng)域中具有重要的作用。

(1)以鐵為催化劑,0.6mol氮氣和1.8mol氫氣在恒溫、容積恒定為1L的密閉容器中反應(yīng)生成氨氣,20min后達到平衡,氮氣的物質(zhì)的量為0.3mol。

①在第25min時,保持溫度不變,將容器體積迅速增大至2L并保持恒容,體系達到平衡時N2的總轉(zhuǎn)化率為38.2%,請畫出從第25minH2的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線_____。

②該反應(yīng)體系未達到平衡時,催化劑對逆反應(yīng)速率的影響是_____(填增大、減少或不變)。

(2)N2H4是一種高能燃料,有強還原性,可通過NH3NaClO反應(yīng)制得,寫出該制備反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。

N2H4的水溶液呈弱堿性,室溫下其電離常數(shù)K1=1.0×10-6,則0.01 mol·L1 N2H4水溶液的pH等于__________(忽略N2H4的二級電離和H2O的電離)。

③已知298K101KPa條件下:

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3

4NH3(g)+O2(g)=2N2H4(l)+2H2O(I) ΔH4

N2H4(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH=_______。

(3)科學(xué)家改進了NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的工藝(如虛框所示),在較高的操作壓力下,提高N2O4/H2O的質(zhì)量比和O2的用量,能制備出高濃度的硝酸。

實際操作中,應(yīng)控制N2O4/H2O質(zhì)量比高于5.11,對此請給出合理解釋______________

【答案】 增大 NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O 10 H2-H1-H4 2N2O4+2H2O+O2=4HNO3,中N2O4/H2O的質(zhì)量比等于5.11,高于5.11是為了提高了N2O4的濃度,有利于平衡向正方向移動,得到高濃度的硝酸。

【解析】(1)0.6mo1氮氣和1.8mo1氫氣在恒溫、容積恒定為1L的密閉容器中反應(yīng)生成氨氣,2min后達到平衡,氮氣的物質(zhì)的量為0.3mo1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

起始(mol):0.6 1.8 0

轉(zhuǎn)化(mol):0.3 0.9 0.6

平衡(mol):0.3 0.9 0.6

在第25min時,保持溫度不變,將容器體積迅速增大至2L并保持恒容,則此時c(H2)==0.45mol/L;體系達到平衡時N2的總轉(zhuǎn)化率為38.2%,則轉(zhuǎn)化的氮氣為0.6mol×38.2%=0.2292mol;

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

起始(mol):0.6 1.8 0

轉(zhuǎn)化(mol):0.230.69 0.46

平衡(mol):0.37 1.11 0.46

所以第二次平衡時c(H2)==0.555mol/L,則第25minH2的物質(zhì)的量濃度為0.45mol/L,平衡時為0.555mol/L,所以圖象為;故答案為:

②催化劑能增大反應(yīng)速率,所以該反應(yīng)體系未達到平衡時,催化劑對逆反應(yīng)速率的影響是增大,故答案為:增大;

(2)①該反應(yīng)中,次氯酸鈉被氨氣含有生成氯化鈉,氨氣被氧化生成肼,同時還有水生成,所以該反應(yīng)方程式為:NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O;故答案為:NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O;

②電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-,室溫下其電離常數(shù)K1≈1.0×10-6,則0.01molL-1N2H4水溶液中c(N2H5+)≈c(OH-),K===1.0×10-6,所以c(OH-)=10-4mol/L,則c(H+)=10-10mol/L,則溶液的pH=10,故答案為:10;

③已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H1 ,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H2 ,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H3 ,4NH3(g)+O2(g)=2N2H4(l)+2H2O(l)H4,由蓋斯定律可知,N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)H=H2-H1-H4,故答案為:H2-H1-H4;

(3)NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的工藝圖可知,N2O4與水、氧氣反應(yīng)生成硝酸,2N2O4+2H2O+O2=4HNO3,反應(yīng)中N2O4/H2O的質(zhì)量比等于5.11,當(dāng)高于5.11,則提高了N2O4的濃度,有利于平衡向正方向移動,得到高濃度的硝酸故答案為:2N2O4+2H2O+O2=4HNO3,中N2O4/H2O的質(zhì)量比等于5.11,高于5.11是為了提高了N2O4的濃度,有利于平衡向正方向移動,得到高濃度的硝酸。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】鍶有金屬味精之稱。以天青石(主要含有SrSO4和少量CaCO3、MgO雜質(zhì))生產(chǎn)氫氧化鍶的工藝如下:

已知氫氧化鍶在水中的溶解度:

溫度(℃)

0

10

20

30

40

60

80

90

100

溶解度(g/100mL)

0.91

1.25

1.77

2.64

3.95

8.42

20.2

44.5

91.2

(1)隔絕空氣焙燒時SrSO4只被還原成SrS,化學(xué)方程式為____。

(2)“除雜方法:將溶液升溫至95℃,加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH12。

95℃時水的離子積KW=1.0×1012,Ksp[Mg(OH)2]=1.2×1010,則溶液中c(Mg2)=____。

②若pH過大,將導(dǎo)致氫氧化鍶的產(chǎn)率降低,請解釋原因____。

(3)“趁熱過濾的目的是____,“濾渣的主要成分為___。

(4)從趁熱過濾后的濾液中得到Sr(OH)2產(chǎn)品的步驟為____、過濾、洗滌、干燥。

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C2H2g)+H2gC2H4g

2CH4gC2H4g)+2H2g

已知在降低溫度時式平衡向右移動,式平衡向左移動,則下列三個反應(yīng):

Cs)+2H2g)=CH4gΔH=-Q1kJ/mol

Cs)+H2g)=C2H2gΔH=-Q2kJ/mol

Cs)+H2g)=C2H4gΔH=-Q3kJ/mol

Q1Q2、Q3均為正值,下列關(guān)系正確的是( )

A. Q1>Q3>Q2 B. Q1>Q2>Q3 C. Q2>Q1>Q3 D. Q3>Q1>Q2

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