- 氮气在自然界的存在
- 共1870题
科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h）:
T/K
303
313
323
353
NH3生成量/（10-6 mol）
4.8
5.9
6.0
2.0
相应的热化学方程式如下：
ΔH="+765.2" kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议： 。
0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为
①该条件下N2的平衡转化率；
正确答案
（1）
(2)升温、增大N2浓度、不断移出生成物
（3）①66.7% ②5.0×10-3mol2·L-2
（1）催化剂能降低反应的活化能，改变反应的历程，使一个高能变过程变为几个能量相对低的过程，使反应易发生。要点是有催化剂时能量低而过程阶段多了。图见答案。
（2）加快反应速率且增大NH3生成量的方法是升温、增大N2浓度、不断移出生成物。
（3）解：①设反应过程消耗xmolN2(g)。
起始物质的量/mol 0.60 1.60 0
平衡物质的量/mol 0.60-x 1.60-3x 2x
平衡时反应体系总物质的量=［（0.60-x）+(1.60-3x)+2x］mol="(2.20-2x)" mol
NH3(g)的物质的量分数=2x÷(2.20-2x)=4/7
x=0.40
N2的平衡转化率=
0.40 mol·L-1c(N2)="(0.60-0.40)" mol÷2.0 L="0.10" mol·L-1
c(H2)=(1.60-3×0.40) mol÷2.0 L="0.20" mol·L-1
K=
=5.0×10-3mol2·L-2
(6分) A是一种白色晶体，它与浓氢氧化钠溶液共热，放出无色气体B。用圆底烧瓶收集干燥的B。按下图装置仪器，挤压滴管的胶头时，可以得到蓝色喷泉；A与浓硫酸反应，放出无色气体C，C在空气中能形成白雾。用圆底烧瓶收集干燥的C，仍按下图装置仪器，挤压滴管的胶头时，可以得到红色喷泉。
（1）A的化学式是
（2）可用于除去B中水分的干燥剂是 收集气体B的方法是
（3）A与浓氢氧化钠溶液共热生成B的化学方程式
正确答案
（1）NH4Cl（2分）
（2）碱石灰(或生石灰、KOH固体等均可) （1分）向下排气法 （1分）
（3）NH4Cl+NaOH
形成喷泉要求气体极易溶于水，A的化学式是NH4Cl，NH4Cl+NaOH
(8分)用化学方程式或电离方程式解释下列有关实验现象：
（1）取少量的氯化铵晶体，放入试管中，在酒精灯火焰上微热，试管中出现白烟，试管口附近有“白霜”。
（2）向氨水中滴几滴酚酞试液，溶液变红色：
（3）一瓶无色气体打开瓶盖后，瓶口呈现出红棕色：
正确答案
（1）NH4Cl 
（2）NH3· H2O
（1）铵盐受热易分解，氯化铵在加热时生成氯化氢和氨气，等温度降低后，二者相遇重新生成氯化铵，所以出现白烟。
（2）氨水中的一水合氨能电离出OH－，溶液显碱性。
（3）红棕色气体是NO2，无色气体NO极易被空气氧化生成NO2。
（10分）工业盐中含有NaNO2，外观和食盐相似，有咸味，人若误食会引起中毒，致死量为0.3g～0.5g。已知NaNO2能发生如下反应：2NO
（1）上述反应中，x的数值是 ，y的数值是 。
（2）根据上述反应，可用化学试纸及生活中常见物质进行实验来鉴别工业盐和食盐，
现有碘化钾淀粉试纸，则还需选用的生活中常见物质的名称为 。
（3）某工厂废切削液中含有2%—5%的NaNO2，直接排放会造成水污染，但加入下
列物质中的某一种就能使NaNO2转化为不引起污染的N2，该物质是 ，
a．NaCl b．H2O2 c．NH4Cl d．浓H2SO4
所发生反应的离子方程式为：
正确答案
(共10分，每空2分）
⑴ 2 
⑵食醋
⑶ C NH4+ + NO2- = N2 + 2H2O
略
在氮的单质和常见化合物中（用N2、NH3、NH4Cl填空）
（1）常用作保护气（如填充灯泡、焊接保护等）的物质是 ，
（2）常用作制冷剂的物质是 ，
（3）能与酸反应生成盐，在常温下为气态的物质是 ，
（4）用作氮肥的是 。
正确答案
略
扫码查看完整答案与解析