氮的*化物NH3和N2H4有广泛应用.(1)已知25℃时,几种难溶电解质的溶度积如下表所示:*氧化物Cu(OH...
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氮的*化物NH3和N2H4有广泛应用.
(1)已知25℃时,几种难溶电解质的溶度积如下表所示:
*氧化物 | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
Ksp | 2.2×10﹣20 | 4.0×10﹣38 | 8.0×10﹣16 | 1.8×10﹣11 |
向Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+浓度都为0.01mol•L﹣1的溶液中缓慢滴加稀氨水,产生沉淀的先后顺序为 (用化学式表示) .
(2)实验室制备氨气的化学方程式为 .工业上,制备肼(N2H4)的方法之一是用次***溶液在碱*条件下与氨气反应.以石墨为电极,将该反应设计成原电池,该电池的负极反应为 .
(3)在3L密闭容器中,起始投入4molN2和9molH2在一定条件下合成氨,平衡时仅改变温度测得的数据如表所示:
温度(K) | 平衡时NH3的物质的量(mol) |
T1 | 2.4 |
T2 | 2.0 |
已知:破坏1molN2(g)和3molH2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2molNH3(g)中的化学键消耗的能量.
①则T1 T2(填“>”、“<”或“=”)
②在T2K下,经过10min达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均速率v(H2)= ,平衡时N2的转化率α(N2)= .若再增加*气浓度,该反应的平衡常数将 (填“增大”、“减小”或“不变”)
③下列图象分别代表焓变(△H)、混合气体平均相对分子质量()、N2体积分数φ(N2)和气体密度(ρ)与反应时间关系,其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 .
【回答】
【考点】化学平衡的计算;氨的实验室制法.
【专题】化学平衡专题.
【分析】(1)根据各物质的溶度积常数计算出开始沉淀时溶液中*氧根离子的浓度,再判断;
(2)实验室用加热*化铵和*氧化钙固体混合物来制备氨气;原电池中N2H4失电子,在负极上反应;
(3)①破坏1mol N2(g)和3mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2mol NH3(g)中的化学键消耗的能量,则该反应为放热反应,根据温度对平衡的影响分析;
②根据生成的氨气的量求出*气的浓度变化量,再求反应速率;N2的转化率α(N2)=×100%;根据影响K的因素分析;
③反应达到平衡状态时,同一物质的正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量浓度、百分含量等不再发生变化,以及由此衍生的一些量也不发生变化,说明可逆反应到达平衡状态,结合图象分析.
【解答】解:(1)向Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+浓度都为0.01mol•L﹣1的溶液中缓慢滴加稀氨水,
开始生成Cu(OH)2沉淀时,c(OH﹣)===×10﹣9mol•L﹣1,
开始生成Fe(OH)3沉淀时,c(OH﹣)==×10﹣12mol•L﹣1,
开始生成Fe(OH)2沉淀时,c(OH﹣)==×10﹣7mol•L﹣1,
开始生成Mg(OH)2沉淀时,c(OH﹣)==×10﹣5mol•L﹣1,
开始生成沉淀时溶液中*氧根离子浓度越小,则该物质越容易沉淀,所以产生沉淀的先后顺序为Fe(OH)3、Cu(OH)2、Fe(OH)2、Mg(OH)2;
故*为:Fe(OH)3、Cu(OH)2、Fe(OH)2、Mg(OH)2;
(2)实验室用加热*化铵和*氧化钙固体混合物来制备氨气,*化铵和*氧化钙反应生成氨气、*化钙和水,其反应的方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;原电池中NH3失电子,在负极上反应生成N2H4,其负极的电极反应式为:2NH3+2OH﹣﹣2e﹣═N2H4+2H2O;
故*为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;2NH3+2OH﹣﹣2e﹣═N2H4+2H2O;
(3)①破坏1mol N2(g)和3mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2mol NH3(g)中的化学键消耗的能量,则该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,氨气的物质的量减小,已知T1时氨气的物质的量大,说明T1时温度低,则T1<T2;
故*为:<;
②在T2K下,经过10min达到化学平衡状态,平衡时氨气的物质的量为2mol,则反应的*气为2mol×=3mol,v===0.1 mol•L﹣1•min﹣1;N2的转化率α(N2)=×100%=×100%=25%;该反应的平衡常数只与温度有关,再增加*气浓度,反应的平衡常数将不变;
故*为:0.1 mol•L﹣1•min﹣1; 25%;不变;
③A.对与固定的反应焓变是固定不变的,与平衡状态无关,故A错误;
B.随着反应的进行,气体物质的量减小,气体的质量不变,则混合气体平均相对分子质量逐渐增大,当混合气体平均相对分子质量不变时即是平衡状态,故B正确;
C.随着反应的进行,N2体积分数Φ(N2)逐渐减小,当Φ(N2)不变时即是平衡状态,故C正确;
D.容器的体积不变,气体的质量守恒,则混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度不变时,不一定是平衡状态,故D错误;
故*为:BC.
【点评】本题考查了溶度积常数的应用、原电池原理、化学平衡状态的判断、反应速率的计算等,题目涉及的知识点较多,侧重于基础知识的综合应用的考查,题目难度中等,注意把握溶度积的含义和公式应用、电极方程式的书写、化学平衡的有关计算.
知识点:电离平衡单元测试
题型:填空题
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