Question

【题目】氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途。

Ⅰ.某化学兴趣小组利用以下装置模拟合成氨并制备少量氨水

已知：加热(85℃) NH4Cl和NaNO2饱和溶液可以制取N2.

（1）用B仪器制取氢气(所用的药品是锌粒和稀盐酸)要做到“随开随用，随关随停”。可以选取下列______装置。

为了完成实验,装置从左到右接口的连接顺序是(装置不可重复使用):_______________

（2）D中玻璃纤维的作用是：__________。

（3）小组中甲同学认为F装置不太合理,实验中会产生倒吸。乙同学认真分析后认为该装置无需改进,他的理由是:___________。

Ⅱ.在通常情况下存在2NO2(g)N2O4(g)的反应。恒温下,将一定量NO2和N2O4(g)的混合气体充入容积固定的2L密闭容器中，其中各气体物质的量浓度随时间变化关系如图所示。

（4）反应2NO2(g)N2O4(g)的熵变 ΔS____0，焓变ΔH_____0(填“>”、“<“”或“=”)。

（5）可作为判断上述可逆反应达到平衡状态的依据的是______

A.2v(N2O4)=v(NO2)

B.容器中压强不变

C.容器中气体的密度不变

D.容器中NO2的体积分数不变

E.容器内气体的颜色不变

（6）前10min内,用v(NO2)表示的反应速率为____mol·L-1·min-1.

（7）该条件下达到平衡状态时容器中气体压强是起始时压强的____倍.

Answer 1

【答案】 甲乙丁 b i hc fg(或gf) kj 增大气体与催化剂铁触媒的接触面积 该反应为可逆反应，反应物的转化率低，NH3中混有较多难溶于水的气体，装置F中不会产生倒吸 < < B D E 0.04 mol·L－1·min－1 1.25

【解析】(1)用B仪器制取氢气(所用的药品是锌粒和稀盐酸)要做到“随开随用，随关随停”，甲乙丁都可以通过控制活塞的开关达到要求，丙装置无法使液体和固体分离开，使反应停止；A是氮气的发生装置，B是制取氢气的装置，C是氮气和氢气的混合并干燥的装置，D是氮气和氢气的反应装置，E中氢氧化钠可以除去氢气中的氯化氢气体，F是吸收生成的氨气的装置，G为点燃尾气中的氢气的装置。利用A中氯化铵和亚硝酸钠饱和溶液加热85°C可以制备N2，B中利用Zn与稀盐酸反应制备氢气，通过装置E除去氢气混有的HCl气体，然后和氮气通过C中浓硫酸干燥并混合后通入D中合成氨，再利用F装置中水吸收生成的氨气，氢气的尾气利用点燃的方法除去，则装置从左到右接口顺序是bihcefg(或gf)kjl，故答案为：甲乙丁；b i hc； fg(或gf) kj；

(2)D中是氮气和氢气合成氨，玻璃纤维的作用是增大气体与催化剂铁触媒的接触面积，

故答案为：增大气体与催化剂铁触媒的接触面积；

(3)小组中甲同学认为F装置不太合理，实验中会产生倒吸．乙同学认真分析后认为该装置无需改进，因为该反应为可逆反应反应物的转化率低，氨气中混有较多难溶于水的气体，装置F中不会产生倒吸，故答案为：该反应为可逆反应反应物的转化率低，氨气中混有较多难溶于水的气体，装置F中不会产生倒吸；

(4)反应2NO2(g)N2O4(g)的熵变 ΔS＜0，反应能够自发进行，根据△G=△H-T△S＜0，焓变ΔH＜0，故答案为：<；<；

(5)A.根据方程式，2v(N2O4)=v(NO2)始终相等，不能判断达到平衡状态，错误；B.容器中压强不变，说明气体的物质的量不变，能够说明达到平衡状态，正确；C.容器中气体的质量和条件不变，密度始终不变，不能判断达到平衡状态，错误；D.容器中NO2的体积分数不变，说明物质的量不变，说明浓度不变，能够说明达到平衡状态，正确；E.容器内气体的颜色不变，说明NO2的浓度不变，能够说明达到平衡状态，正确；故选BDE；

(6)根据图像变化可知二氧化氮增加，四氧化二氮减小，二氧化氮变化的物质的量浓度=0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，反应速率v===0.04mol/(Lmin)，故答案为：0.04 mol·L－1·min－1；

(7) 2NO2(g)N2O4(g)，

起始量(mol/L) 0.6 0.2

变化量(mol/L) 0.2 0.4

平衡量(mol/L) 0.4 0.6

同温同体积条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，达到平衡状态时容器中气体压强与起始时压强之比===1.25，故答案为：1.25。