氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。
(1)下图是1mol NO2气体和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2气体和CO反应的热化学方程式: 。
(2)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应: N2(g) +3H2(g)2NH3(g);
①下列各项能说明该反应一定达到平衡状态的是 (填字母)
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2 b.v(H2)(逆) =)3v(N2)(正)
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
②若上述反应达到平衡时,N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2,再向容器中按物质的量之比为1:3:2通入N2、H2、NH3,与原平衡相比,N2的物质的量浓度 (填增大、不变或减小,下同),NH3的体积分数 。
(3)科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。请回答下列问题:
目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0。
①下图表示随条件改变,平衡混合气体中氨气的百分含
量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是(选填字母序号,下同)_____________;当横坐标为温度时,变化趋势正确的是_________________。
②液氨与水相似,存在着微弱的电离,写出液氨发生电离的方程式: ___________________________
某研究性学习小组同学向Fe(NO3)3溶液中滴加淀粉KI溶液后,溶液呈蓝色。他们对Fe(NO3)3溶液中将I-氧化的氧化剂进行了如下探究:
【实验】分别向FeCl3溶液和HNO3溶液中滴加淀粉KI溶液后,发现溶液均显蓝色。
(1)FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式为。
(2)KI与HNO3反应的离子方程式为I-+H++NO3-→NO↑+I2+H2O(未配平),反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。
【提出假设】假设1:氧化剂只有Fe3+假设2:氧化剂只有NO3-(H+)
【设计实验方案,验证假设】
(3)请设计实验验证上述假设
供选试剂:0.2mol•L-1的Fe(NO3)3溶液、0.2mol•L-1的KI溶液、0.01mol•L-1的KMnO4酸性溶液、0.01mol•L-1的KSCN溶液、CCl4溶液、淀粉溶液。(提示:NO3-在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)
实验步骤 |
预期现象和结论 |
①取5ml0.2mol•L-1的Fe(NO3)3溶液和5ml0.2mol•L-1的KI溶液,充分反应后加入5ml CCl4溶液,振荡静置,取上层溶液,分置于A、B两支试管中 |
|
② ③ |
若溶液不变红色,则假设1成立,否则假设1不成立; 若溶液显紫色,则假设2成立,否则假设2不成立 |
【思考与交流】(4)若Fe(NO3)3与KI反应的过程中,Fe3+和NO3-(H+)均参与氧化I-,则上述实验中步骤②和③的预期现象分别是什么?。
现有一试管NO2,某同学设计如下表实验,以尽可能多地使NO2被水吸收。
⑴请完成下表:
实验步骤 |
实验现象 |
解释(用化学方程式表示) |
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① |
将充满NO2的倒立在盛有水的水槽中,拨去橡皮塞,轻轻晃动试管。 |
试管内气体由 色逐渐变为无色,液面上升至试管高度的 (离管口)处。 |
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② |
|||
③ |
重复步骤②的操作数次,直至液体充满整个试管。 |
试管内充满无色液体。 |
总反应方程式: |
⑵在下面方框中画出此实验的装置简图。
[化学—选修2:化学与技术]
最近科学家提出一种“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为甲醇。其技术流程如下:
(1)吸收池中饱和碳酸钾溶液的作用是;
(2)分解池中发生反应化学方程式为;
(3)上述流程中能体现循环利用的物质有;
(4)合成塔中生成甲醇的反应,其原子利用率理论上(能、否)达到100%。若合成塔中有2.2 kgCO2与足量H2恰好完全反应,可放出2473.5kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式。
(5)如果空气不经过吸收池和分解池,而是直接通入合成塔,你认为(填“可行”或“不可行”),理由是。
(6)上述合成反应具有一定的可逆性,从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300oC的温度,其原因是。
有文献记载:在强碱条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。
装置 |
实验序号 |
试管中的药品 |
现象 |
![]() |
实验Ⅰ |
2mL银氨溶液和数滴较浓NaOH溶液 |
有气泡产生;一段时间后,溶液逐渐变黑,试管壁附着银镜 |
实验Ⅱ |
2mL银氨溶液和 数滴浓氨水 |
有气泡产生;一段时间后,溶液无明显变化 |
该同学欲分析实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异,查阅资料:
a.Ag(NH3)2++2H2O Ag++2NH3·H2O b.AgOH不稳定,极易分解为黑色Ag2O
(1)配制银氨溶液所需的药品是。
(2)经检验,实验Ⅰ的气体中有NH3,黑色物质中有Ag2O。
①用湿润的红色石蕊试纸检验NH3产生的现象是。
②产生Ag2O的原因是。
(3)该同学对产生银镜的原因提出假设:可能是NaOH还原Ag2O。
实验及现象:向AgNO3溶液中加入,出现黑色沉淀;水浴加热,未出现银镜。
(4)重新假设:在NaOH存在下,可能是NH3还原Ag2O。
用下图所示装置进行实验,发现试管中出现银镜。
在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。
(5)该同学认为在(4)的实验中会有Ag(NH3)2OH生成,由此又提出假设:在NaOH存在下,可能是 Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验:
①有部分Ag2O溶解在氨水中,该反应的化学方程式是。
②实验结果证实假设成立,依据的现象是。
(6)用HNO3清洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式是。
钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、
SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂
LiFePO4)的工业流程如下图所示:
已知:FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为:FeTiO3+4H++4Cl—= Fe2++ TiOCl42—+2H2O
(1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是_______。
(2)滤渣A的成分是_______。
(3)滤液B中TiOCl42-和水反应转化生成TiO2的离子方程式是_______。
(4)反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15 溶液 时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的 原因_。
(5)反应③的化学方程式是_______。
(6)由滤液D制备LiFePO4的过程中,所需 17%双氧水与H2C2O4的质量比是_______。
(7)若采用钛酸锂(Li4Ti5O12)和磷酸亚铁锂(LiFePO4)作电极组成电池,其工作原理为:Li4Ti5O12 + 3LiFePO4 Li7Ti5O12 + 3FePO4 该电池充电时阳极反应式是:_______。