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________。
(12分)酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:
回答下列问题:
⑴SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是,加入Sn粉的作用是。
⑵反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式:。
⑶检验沉淀已经“漂洗”干净的方法:。
⑷反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L—1,则应控制溶液pH。已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。
⑸酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,试写出发生反应的离子方程式:
。
茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有钙、铁、铝三种金属元素。
[查阅部分资料]:草酸铵[(NH4)2C2O4]属于弱电解质;草酸钙(CaC2O4)难溶于水;Ca2+、A13+、Fe3+完全沉淀的pH:Ca(OH)2:pH≥13;A1(OH)3:pH≥5.5;Fe(OH)3:pH≥4.1。
试根据上述过程及信息填空:
(1)步骤②加盐酸的作用是 _________________________________________ ;
(2)写出检验Ca2+的离子方程式 ___________________________;
(3)写出沉淀C所含主要物质的化学式 _____________________________;
(4)写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式_____________________________;
(5)步骤⑨的作用是;
(6)猜测步骤⑩的目的是 _________________________________ ;
(7)已知:2Fe (s)+ 3/2O2 (g)= Fe2O3(s),△H = — Q1kJ·mol-1
2Al(s) + 3/2O2 (g)= Al 2O3(s),△H = — Q2kJ·mol-1
则Q1 ___________Q2(填“>”,“<”或“=”)
氮元素可形成卤化物、叠氮化物及络合物等。
(1)NF3构型为三角锥体,沸点-129 ℃;可在铜催化作用下由F2和过量NH3反应得到。
NF3属于 晶体,写出制备 NF3的化学反应方程式: 。
(2)氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸,它的酸性类似于醋酸,微弱电离出H+和N3-。
①与N3-互为等电子体的分子、离子有: 、 (各举1例),由此可推知N3-的空间构型是 型。
②叠氮化物、氰化物能与Fe3+及Cu2+及Co3+等形成络合物,如:[Co (N3)(NH3)5]SO4、
Fe(CN)64-。写出钴原子在基态时的价电子排布式: 。
[Co (N3)(NH3)5]SO4中钴的配位数为 ,CN—中C原子的杂化类型是 。
(3)化学式为Pt(NH3)2Cl2的化合物有两种异构体,其中一种异构体可溶于水,则该异构体是(填“极性”、“非极性”)分子。
(4)由叠氮化钠(NaN3)热分解可得纯N2:2NaN3(s)=2Na(l)+3N2(g),有关说法正确的是(选填序号)
A.NaN3与KN3结构类似,前者晶格能较小 |
B.第一电离能(I1):N>P>S |
C.钠晶胞结构如图,该晶胞分摊2个钠原子![]() |
D.氮气常温下很稳定,是因为氮的电负性小 |
铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
(1)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为:
____________。
(2)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如下图所示。
①A 点时剩余固体的成分是_________(填化学式)。
②从开始加热到 750K 时总反应方程式为_______________________。
(3)CrO3和 K2Cr2O7均易溶于水,这是工业上造成铬污染的主要原因。净化处理方法之一是将含+6价 Cr 的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的NaCl进行电解:阳极区生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合生成 Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去[已知KspFe(OH)3=4.0×10-38,KspCr(OH)3=6.0×10-31]。
①电解过程中 NaCl 的作用是__________________________。
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L-1,则溶液中c(Cr3+)为mol·L-1。
随着氮氧化物污染的日趋严重,国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前,消除氮氧化物污染有多种方法。
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2 (g) △H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度/mol·L-1 时间/min |
NO |
N2 |
CO2 |
0 |
0.100 |
0 |
0 |
10 |
0.058 |
0.021 |
0.021 |
20 |
0.040 |
0.030 |
0.030 |
30 |
0.040 |
0.030 |
0.030 |
40 |
0.032 |
0.034 |
0.017 |
50 |
0.032 |
0.034 |
0.017 |
①T1℃时,该反应的平衡常数K=(保留两位小数)。
②30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是。
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应的△H0(填“>”、“ =”或“<”)。
(2)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160 kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0 kJ·mol-1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,有关电极反应可表示为。