【題目】氮的氧化物(如NO2、NO4、N2O5等)應用很廣,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化.

(1)從N2O5可通過電解或臭氧氧化N2O4的方法制備.電解裝置如圖1所示(隔膜用于阻止水分子通過),其陽極反應式為___

己知:2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H1

NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)△H2

2NO2(g)N2O4(g)△H3

2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)△H4

則反應N2O4(g)+O3(g)═N2O5(g)+O2(g)的△H=___

(2)從N2O5在一定條件下發(fā)生分解:2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g).某溫度下測得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時間的變化如下表:

t/min

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

c(N2O5)/mol/L

1.00

0.71

0.50

0.35

0.25

0.17

設反應開始時體系壓強為p0 , 第2.00min時體系壓強為p,則p:p0=___ ;1.00~3.00min內(nèi),O2的平均反應速率為___

(3)從N2O4與NO2之間存在反應N2O42NO2(g).將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中,測得其平衡轉(zhuǎn)化率[a(N2O4)]隨溫度變化如圖1所示.

①圖中a點對應溫度下,已知N2O4的起始壓強p0為108kPa,列式計算該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp=___ (用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)).

②由圖推測N2O4(g)2NO2(g)是吸熱反應還是放熱反應,說明理由___ ,若要提高N2O4轉(zhuǎn)化率,除改變反應溫度外,其他措施有___ (要求寫出兩條).

③對于反應N2O4(g)2NO2(g),在一定條件下N2O4與NO2的消耗速率與自身壓強間存在關(guān)系:v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2[p(NO2)]2 . 其中,kl、k2是與反應及溫度有關(guān)的常數(shù).相應的速率一壓強關(guān)系如圖所示:一定溫度下,kl、k2與平衡常數(shù)Kp的關(guān)系是kl=___ ,在圖標出的點中,指出能表示反應達到平衡狀態(tài)的點并說明理由___

【答案】N2O4+2HNO3﹣2e═2N2O5+2H+ △H=△H2 △H1﹣△H3 △H4 1.75 0.090mol/(L·min) 115.2 吸熱反應,溫度升高,α(N2O4)增加,說明平衡右移 減小體系壓強、移出NO2 B點與D點,滿足平衡條件υ(NO2)=2υ(N2O4

【解析】

根據(jù)化合價的變化判斷電極反應,寫出電極反應式;應用蓋斯定律求目標反應的反應熱。恒溫恒容時由氣體物質(zhì)的量之比求壓強之比,再由定義求化學反應速率。據(jù)分壓、壓力常數(shù)、速率方程等信息,解決實際問題。

(1)電解N2O4(N+4制備N2O5(N+5,故陽極為N2O4失電子,陽極反應式為N2O4+2HNO3﹣2e═2N2O5+2H+

將已知和所求熱化學方程式編號為

①2NO(g)+O2(g)═2NO2(g) △H1

②NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g) △H2

③2NO2(g)N2O4(g) △H3

④2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g) △H4

⑤N2O4(g)+O3(g)═N2O5(g)+O2(g) △H

因為⑤=②-①-③-,則有△H=△H2 △H1﹣△H3 △H4

(2)

恒溫、恒容: 2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)

起始/mol·L1: 1.00 0 0

轉(zhuǎn)化/mol·L1: 0.50 1.00 0.25

2min/mol·L1: 0.50 1.00 0.25

體系壓強之比p:p0=(0.50+1.00+0.25):1.00=1.75。

1.00~3.00min內(nèi),v(O2)=v(N2O5)== 0.090mol/(L·min)。

(3)①設起始時N2O41.00mol/L,平衡時總壓強為p。

a點、恒容: N2O4 (g) 2NO2(g)

起始/mol·L1: 1.00 0

轉(zhuǎn)化/mol·L1: 0.40 0.80

平衡/mol·L1: 0.60 0.80

p:108kPa=(0.60+0.80):1.00,p=108kPa×1.4。N2O4分壓為108kPa×0.6=64.8kPa,NO2分壓為108kPa×0.8=86.4kPa。該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp=(86.4kPa)2/64.8kPa=115.2。

由圖可知,升高溫度N2O4平衡轉(zhuǎn)化率增大,即平衡右移,正反應吸熱。要提高N2O4轉(zhuǎn)化率,可從平衡體系中分離出,使平衡右移;或擴大容器體積,使平衡右移。

③據(jù)題意,v(N2O4)、v(NO2分別表示正、逆反應速率,當v(N2O4): v(NO2)=1:2時為化學平衡狀態(tài),此時k1p(N2O4):k2[p(NO2)]21:2,得k1。

圖中滿足v(N2O4): v(NO2)=1:2關(guān)系的點為化學平衡。在A、B、C、D四點中,BD是化學平衡狀態(tài)。

練習冊系列答案
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【題目】可逆反應A+a B(g)C(g)+2 D(g)(a為化學計量數(shù))。反應過程中,當其他條件不變時,C的百分含量(C%)與溫度(T)和壓強(P)的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是

A. T2< T1,P2< P1

B. 增加B的物質(zhì)的量,B的轉(zhuǎn)化率一定增大

C. 若a=2,則A為固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)

D. 該反應的正反應為吸熱反應

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A. 原子半徑:Z> W>X>Y

B. 氧化物對應水化物的酸性:W>Z>X

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A. a極是正極

B. b極電極反應式為:O24e- 4H+2H2O

C. 電解質(zhì)溶液可能為堿性溶液

D. 若正極消耗的氣體為2.24L(標況下),理論上電路中通過的電子的物質(zhì)的量為0.4mol

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A.K+、NO3、OH、Cl

B.SO42、Mg2+Cl、Na+

C.SO42、Na+、Mg2+SO32

D.Cl、SCN、K+、Fe3+

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【題目】硫酸廠的燒渣主要成分是Fe2O3,其次含少量的SiO2和FeS。工業(yè)上利用硫酸廠燒渣經(jīng)回收處理制得綠礬(FeSO4·7H2O)和一種聚鐵膠體[Fe(OH)SO4]n。綠礬是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分,而聚鐵膠體是重要的水處理劑。上述生產(chǎn)工藝流程如下:

請通過分析回答下列相關(guān)問題:

(1)灼燒產(chǎn)生的尾氣對大氣有污染,因此工業(yè)生產(chǎn)中必須進行回收處理,下列方法可行的是_______________:

A.用氨水吸收 B. 直接用水吸收

C. 用濃硫酸吸收 D. 與空氣混合用石灰石粉末懸濁液吸收

(2)操作是_____________、_______________、過濾、洗滌、干燥保存等;

(3)在由溶液X制聚鐵膠體過程中調(diào)節(jié)pH及控制溫度目的是___________________。

(4)在反應釜中FeS、O2及稀H2SO4反應硫酸鐵等物質(zhì),則反應的離子方程式為___________________________;

(5)某研究性小組為探究綠礬(相對分子質(zhì)量278)在隔絕空氣條件下加熱分解反應的產(chǎn)物(已知分解產(chǎn)物全為氧化物),進行了如圖所示的實驗:

實驗開始時,在點燃C處酒精噴燈之前應先打開活塞通CO2,其目的是_____________。 裝置D的作用是______________________。

該組同學設計的裝置存在著一個明顯的缺陷是____________________________。

該組同學稱取55.6 g綠礬按上圖裝置進行實驗。待綠礬分解完全后,E瓶中產(chǎn)生23.3 g白色沉淀。將C中固體產(chǎn)物投入足量稀硫酸中完全溶解得到溶液,取少量該溶液滴入KSCN溶液呈紅色;另取少量該溶液滴入酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液不褪色。據(jù)寫出綠礬分解的化學方程式為__________________________。

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