问题 问答题

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:

(l)已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化钱溶液经加热后反应制取氮气,写出该反应的化学方程式:______.

(2)图中,氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有______.

(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨______(“会”或“不会”)发生倒吸,原因是______.

(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是______.锥形瓶中还可观察到的现象是:______.

(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:______.

(6)用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染.例如.

CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1

CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1

写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式______;若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为______(阿伏加德罗常数的值用N2表示),放出的热量为______kJ.

答案

(1)根据质量守恒定律及题干信息可知,反应物是NaNO2和NH4Cl,生成物是N2和H2O和NaCl,用观察法配平即可,反应方程式为:NH4Cl+NaNO2

  △  
.
 
NaCl+N2↑+2H2O,故答案为:NH4Cl+NaNO2
  △  
.
 
NaCl+N2↑+2H2O;

(2)甲装置的作用有将气体混合均匀、控制氢气和氮气的流速、干燥气体,

故答案为:干燥气体,观察气泡速度,控制氢气和氮气的流速;

(3)氨气的混合气体中含有大量的氮气和氢气,均是难溶于水的气体,不会倒吸,

故答案为:不会;混合气体中含有大量难溶于水的氮气和氢气;

(4)氨的氧化反应是一个放热反应,放出的热使铂丝保持红热,生成的一氧化氮与空气中的氧气化合成二氧化氮,二氧化氮是红棕色气体,故答案为:氨的氧化反应是一个放热反应,放出的热使铂丝保持红热;有红棕色气体产生;

(5)氨的催化氧化反应方程式为:4NH3+5O2

催化剂
.
4NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O2
催化剂
.
4NO+6H2O;

(6)已知①CH4(g)+4N02(g)═4NO(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-574kJ•mol-1

②CH4(g)+4N0(g)═2N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-1160kJ•mol-1

则反应CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)等于

1
2
(①+②),

根据盖斯定律,所以反应CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=

1
2
[(-574kJ•mol-1)+(-1160kJ•mol-1)]=-867KJ/mol,反应CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)中,1mol甲烷参加反应转移电子数为8mol,所以标准状况下4.48L极0.2molCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子为1.6mol,电子总数为1.6NA,当转移8mol电子,放出的能量为867KJ,所以转移1.6mol电子放出的能量为173.4KJ,

故答案为:CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-867KJ/mol;1.6NA;173.4.

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