【題目】氮的化合物應(yīng)用廣泛,但氮氧化物是重要的空氣污染物,應(yīng)降低其排放。

1)用CO2NH3可合成氮肥尿素[CO(NH2)2]

已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4 (s) H=-151.5 kJ·mol-1

NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) H=+120.5 kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) H=+44 kJ·mol-1

CO2NH3合成尿素(副產(chǎn)物是液態(tài)水)的熱化學方程式為______________________

2)工業(yè)上常用如下反應(yīng)消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H,在溫度為T1T2時,分別將0.40molCH40.9molNO2充入體積為1L的密閉容器中,nCH4)隨反應(yīng)時間的變化如圖所示:

①根據(jù)圖判斷該反應(yīng)的H______0(填、)。

②溫度為T1時,010min內(nèi)NO2的平均反應(yīng)速率vNO2=__________,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________

③該反應(yīng)達到平衡后,為在提高反應(yīng)速率同時提高NO2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有______(填標號)。

A.改用高效催化劑 B.增加CH4的濃度 C.縮小容器的體積 D.升高溫度

3)利用原電池反應(yīng)可實現(xiàn)NO2的無害化,總反應(yīng)為6NO2+8NH3=7N2+12H2O,電解質(zhì)溶液為HCl溶液,工作一段時間后,負極的電極反應(yīng)式為________________。

4)氮的一種氫化物HN3,其水溶液酸性與醋酸相似,則NaN3溶液中各離子濃度由大到小的順序為________________;常溫下,將amol/LBa(OH) 2 bmol/LHN3溶液等體積混合,充分反應(yīng)后,溶液中存在2c(Ba2+)=cN3-),則該溶液中c(HN3)=_________ mol/L。

【答案】2NH3(g) +CO2(g)=CO(NH2)2(s)+ H2O (l) H=-75kJ/mol < 0.02 mol ·L-1·min-1 3.6 B 2NH3 - 6e- = N2 + 6H+ cNa+)>cN3)>cOH-)>cH+ 0.5b-a

【解析】

1)結(jié)合蓋斯定律計算①+③得到CO2NH3合成尿素(副產(chǎn)物是液態(tài)水)的熱化學方程式;

2)①先拐先平溫度高,升高溫度甲烷物質(zhì)的量增大,說明升溫平衡逆向移動;

②溫度T1時,010min內(nèi)NO2的平均反應(yīng)速率v=,平衡常數(shù)K=

③提高反應(yīng)速率同時提高NO2的轉(zhuǎn)化率,增大反應(yīng)速率同時平衡正向進行,結(jié)合化學平衡移動原理和反應(yīng)特征分析判斷;

3)正極上是二氧化氮得到電子發(fā)生還原反應(yīng),負極上是氨氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合電極反應(yīng)分析判斷;

4NaN3溶液中N3水解,溶液呈堿性,結(jié)合溶液中電荷守恒分析溶液中離子濃度大小順序;結(jié)合反應(yīng)2HN3+Ba(OH)2=Ba(N3)2+2H2O的定量關(guān)系計算剩余HN3物質(zhì)的量得到溶液中HN3濃度。

1)①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4 (s) H=-151.5 kJ·mol-1

NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) H=+120.5 kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) H=+44 kJ·mol-1

結(jié)合蓋斯定律計算①+③得到CO2NH3合成尿素(副產(chǎn)物是液態(tài)水)的熱化學方程式:2NH3(g) +CO2(g)=CO(NH2)2(s)+ H2O (l) H=-75kJ/mol,

故答案為:2NH3(g) +CO2(g)=CO(NH2)2(s)+ H2O (l) H=-75kJ/mol

2CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H,

①結(jié)合圖像分析,先拐先平溫度高,即T2>T1,溫度越高甲烷物質(zhì)的量越大,證明升溫平衡逆向進行,正反應(yīng)為為放熱反應(yīng),△H<0

故答案為:<;

②溫度T1時,010min內(nèi),甲烷物質(zhì)的量減小0.4mol0.3mol=0.1mol,反應(yīng)的二氧化氮物質(zhì)的量為0.2mol, NO2的平均反應(yīng)速率v(NO2)= =0.02 mol ·L-1·min-1

結(jié)合三段式計算平衡濃度得到平衡常數(shù),平衡狀態(tài)下甲烷物質(zhì)的量0.1mol

K==3.6;

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng),

A、改用高效催化劑增大反應(yīng)速率不改變化學平衡,轉(zhuǎn)化率不變,故A不符合題意;

B、增加CH4的濃度,反應(yīng)速率增大,提高NO2的轉(zhuǎn)化率,故B符合題意;

C、縮小容器的體積,增大壓強反應(yīng)速率增大,平衡逆向進行,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小,故C不符合題意;

D、反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向進行,反應(yīng)速率增大,轉(zhuǎn)化率減小,故D不符合題意;

故答案為:B;

36NO2+8NH3=7N2+12H2O,正極上是二氧化氮得到電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為:2NO2+8e+4H2O=N2+8OH,負極上是氨氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為:2NH3 - 6e- = N2 + 6H+;

4NaN3溶液中N3水解,溶液呈堿性,故溶液中離子濃度c(Na+)c(N3)c(OH-)c(H+);常溫下,將amolL1HN3bmolL1Ba(OH)2溶液等體積混合,充分反應(yīng)后,溶液中存在電荷守恒,c(H+)+2c(Ba2+)=c(N3)+c(OH),當2c(Ba2+)=c(N3),c(H+)=c(OH),則該混合物溶液呈中性,2HN3+Ba(OH)2=Ba(N3)2+2H2O,溶液呈中性,溶液中c(HN3)=mol/L =0.5b-amol/L

練習冊系列答案
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下列說法不正確的是( )

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請回答下列問題:

(1)該廢水中一定含有的離子是_________________________

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己知:CO+2Ag(NH3)2OH=2Ag↓+ (NH4)2CO3+2NH3

回答下列問題:

1B中的溶液為______________

2)先稱量硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量為ml g,將樣品裝入硬質(zhì)玻璃管中,稱得樣品和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量是m2 g。再進行下列實驗操作,其正確順序是____________(填標號);重復上述操作步驟,直至硬質(zhì)玻璃管恒重,稱得質(zhì)量為m3 g。

a.點燃酒精燈,加熱 b.熄滅酒精燈 c.稱量硬質(zhì)玻璃管

d.打開K1K2,通入CO2E中出現(xiàn)渾濁 e.關(guān)閉K1K2 f.冷卻到室溫

3)加熱硬質(zhì)玻璃管一段時間,觀察到以下現(xiàn)象:

①鈉塊表面變暗,熔融成金屬小球;

②繼續(xù)加熱,鈉迅速燃燒,產(chǎn)生黃色火焰。反應(yīng)完全后,管中有大量黑色物質(zhì);

F中試管內(nèi)壁有銀白物質(zhì)產(chǎn)生。

產(chǎn)生上述②現(xiàn)象的原因是____________________________________________________;

4)探究固體產(chǎn)物中鈉元素的存在形式

假設(shè)一:只有Na2CO3; 假設(shè)二:只有Na2O; 假設(shè)三:Na2ONa2CO3均有;

完成下列實驗設(shè)計,驗證上述假設(shè):

步驟

操作和現(xiàn)象

結(jié)論

1

將硬質(zhì)玻璃管中的固體產(chǎn)物溶于水后過濾;

假設(shè)一成立

2

往步驟1所得濾液中_________________________________;

現(xiàn)象:____________________________________

5)根據(jù)上述實驗現(xiàn)象及下表實驗數(shù)據(jù),寫出NaCO2反應(yīng)的總化學方程式_____________

m1

m2

m3

66.7g

69.0g

72.1g

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