氮是地球上含量丰富的一种元素,氨、肼(N2H4)和叠氮酸都是氮元素的重要氢化物,在工农业生产、生活中有着重大作用。
(1)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重要影响。
①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) ΔH<0,其平衡常数K与温度T的关系如下表。
| T/K |
298 |
398 |
498 |
| 平衡常数K |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
则该反应的平衡常数的表达式为________;判断K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
③一定温度下,在1 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生上述反应。若容器容积恒定,10 min达到平衡时,气体的总物质的量为原来的
,则N2的转化率为________,以NH3的浓度变化表示该过程的反应速率为________。
(2)肼可用于火箭燃料、制药原料等。
①在火箭推进器中装有肼(N2H4)和液态H2O2,已知0.4 mol液态N2H4和足量液态H2O2反应,生成气态N2和气态H2O,放出256.6 kJ的热量。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
②一种肼燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时负极的电极反应式为_____________________________________。
③加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该反应的化学方程式_______________________________________。
肼与亚硝酸(HNO2)反应可生成叠氮酸,8.6 g叠氮酸完全分解 可放出6.72 L氮气(标准状况下),则叠氮酸的分子式为________。
氯丁橡胶M是理想的电线电缆材料,工业上可由有机化工原料A或E制得,其合成路线如下图所示。
完成下列填空:
(1)A的名称是___________________反应③的反应类型是______________
(2)写出反应②的化学反应方程式_____________________________________________
(3)以下是由A制备工程塑料PB的原料之一1,4-丁二醇(BDO)的合成路线:
写出上述由A制备BDO的化学反应方程式。
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
(4)为研究物质的芳香性,将E三聚、四聚成环状化合物,写出它们的结构简式____
鉴别这两个环状化合物的试剂为____________________。
氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用,回答下列问题:
(1)氮的原子结构示意图为;
(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g)= N2O4 (1)△H1= -195kJ·mol-1
②N2H4 (1) + O2(g)= N2(g) + 2 H2O(g)△H2= -534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式;
(4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极生成无污染的气体,负极的反应式为。
下图甲池和乙池中的四个电极都是惰性材料,乙池溶液分层,下层为四氯化碳,上层溶液为盐溶液,呈中性,请根据图示回答下列问题:
(1)通入甲醇的惰性电极的电极反应式为。若甲池可以充电,充电时A接电源的负极,此时B极发生的电极反应式为。
(2)在乙池反应过程中,可以观察到电极周围的溶液呈现棕褐色,反应完毕后,用玻璃棒搅拌溶液,则下层溶液呈现紫红色,上层接近无色, C极发生的电极反应式为。
某课外兴趣小组欲测定某NaOH溶液的浓度,其操作步骤如下:
①将碱式滴定管用蒸馏水洗净后,用待测溶液润洗后,再注入待测溶液,调节滴定管的尖嘴部分充满溶液,并使液面处于"0"刻度以下的位置,记下读数;将锥形瓶用蒸馏水洗净后,用待测溶液润洗锥形瓶2~3次;从碱式滴定管中放入20.00mL待测溶液到锥形瓶中。
②将酸式滴定管用蒸馏水洗净后,立即向其中注入0.1000 mol·L—1标准盐酸,调节滴定管的尖嘴部分充满溶液,并使液面处于"0"刻度以下的位置,记下读数。
③向锥形瓶中滴入酚酞作指示剂,进行滴定。滴定至指示剂刚好变色,且半分钟内颜色不再改变为止,测得所耗盐酸的体积为V1mL。
④重复以上过程,但在滴定过程中向锥形瓶加入5mL的蒸馏水,测得所耗盐酸的体积为V2mL。
试回答下列问题:
(6)根据下列数据:
| 滴定次数 |
待测液体积(mL) |
标准盐酸体积(mL) |
|
| 滴定前读数(mL) |
滴定后读数(mL) |
||
| 第一次 |
20.00 |
0.50 |
25.40 |
| 第二次 |
20.00 |
4.00 |
29.10 |
请计算待测NaOH溶液的浓度为mol·L—1。
北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。
(1)丙烷脱氢可得丙烯。
已知:C3H8(g)
CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)△H1=+156.6kJ·mol-1
CH3CH=CH2(g)
CH4(g)+HC≡CH(g)△H2=+32.4kJ·mol-1
则相同条件下,反应C3H8(g)
CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=kJ·mol-1。
(2)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3
HCO3-+H+的电离平衡常数Ka1=。(已知:10-5.60=2.5×10-6)
(3)在1 L浓度为c mol/LCH3COOH溶液中,CH3COOH分子、H+和CH3COO-离子物质的量之和为nc mol,则CH3COOH在该温度下的电离度为×100%