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(10分)NO2和N2O4混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现,混合气体体积由V压缩为V/2,温度由298K升至311K。已知这两个温度下N2O4(g) 6ec8aac122bd4f6e2NO2(g)的压力平衡常数Kp分别为0.141和0.363。

6-1 通过计算回答,混合气体经上述压缩后,NO2的浓度比压缩前增加了多少倍。

6-2 动力学实验证明,上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置,颜色如何变化?为什么?

 

(10分) 6-1 ⑴ 设混合气体未被压缩,在298K(V1、T1)达平衡,N2O4(g)的平衡分压为p1,NO2(g)的平衡分压为p2,则         p1 + p2 = 1atm                           (a)         KP(298K) = (p2/pӨ)2/(p1/pӨ) = 0.141         (b) 解联立方程(a)和(b),得:         p1 = 0.688 atm,  p2 = 0.312 atm ⑵ 设针管压缩未发生平衡移动,已知pT1 = 1atm,T1 = 298K,T2 = 311K,V2/V1 = 1/2,根据理想气体状态方程pT1 V1/ T1 = pT2 V2/ T2,解得: pT2 = 2.087 atm,N2O4(g)的分压p1 = 1.436 atm,NO2的分压p2 = 0.651 atm ⑶ 压缩引发压力变化,QP = 0.6512/1.436 = 0.296 < 0.363 = KP(311K),平衡正向移动。设达到平衡时N2O4(g)分压减小x atm,则NO2的分压增加2x atm,有:         KP(311K) = [(p2 +2x)/pӨ]2/[(p1-x)/pӨ] = 0.363         (c) 解得:x = 0.0317 atm。 N2O4(g)的平衡分压p1(311K) = 1.404 atm,NO2(g)的平衡分压为p2(311K) =0.714 atm ⑷ 浓度比等于分压比:p2(311K)/ p2(298K) = 0.714/0.312 = 2.29,增加了1.29倍。 6-2 压缩后的混合气体在室温下放置,温度逐渐下降,平衡象放热方向移动,NO2聚合成N2O4,颜色逐渐变浅,直到体系温度降至室温,颜色不再变化。 【解析】略
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(10分)1965年合成了催化剂A,实现了温和条件下的烯烃加氢。

5-1 A是紫红色晶体,分子量925.23,抗磁性。它通过RhCl3·3H2O和过量三苯膦(PPh3)的乙醇溶液回流制得。画出A的立体结构。

5-2 A可能的催化机理如下图所示(图中16e表示中心原子周围总共有16个电子):

说明: 6ec8aac122bd4f6e

画出D的结构式。

5-3 确定图中所有配合物的中心原子的氧化态。

5-4 确定A、C、D和E的中心离子的杂化轨道类型。

5-5 用配合物的价键理论推测C和E显顺磁性还是抗磁性,说明理由。

 

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(9分)固溶体BaInxCo1-xO3-δ是兼具电子导电性与离子导电性的功能材料,Co的氧化数随组成和制备条件而变化,In则保持+3价不变。为测定化合物BaIn0.55Co0.45O3-δ中Co的氧化数,确定化合物中的氧含量,进行了如下分析:称取0.2034 g样品,加入足量KI溶液和适量HCl溶液,与样品反应使其溶解。以淀粉为指示剂,用0.05000 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定,消耗10.85 mL。

4-1 写出BaIn0.55Co0.45O3-δ与KI和HCl反应的离子方程式。

4-2 写出滴定反应的离子方程式。

4-3 计算BaIn0.55Co0.45O3-δ样品中Co的氧化数SCo和氧缺陷的量δ(保留到小数点后两位)。

 

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(8分)近年来,某些轻元素的含氢化合物及其复合体系作为氢源受到广泛关注。化合物A(XYH2)和B(XH)都是具有潜在应用价值的释氢材料。A受热分解生成固体化合物C并放出刺激性气体D,D可使湿润的pH试纸变蓝。A和B混合可优化放氢性能。研究发现,该混合体系的放氢反应分三步进行:

2A = C + D                ⑴

D + B = A + H2             ⑵

C + B = E + H2             ⑶

将A和B按1∶2的摩尔(物质的量)比混合,在催化剂作用下,所含的氢全部以氢气放出,失重10.4%。

A、C、E均能水解生成F和D。G是由X和Y组成的二元化合物,其阴离子是二氧化碳的等电子体,G分解生成E和一种无色无味的气体I。写出A、B、C、D、E、F、G和I的化学式。

 

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(11分)

2-1 画出2,4-戊二酮的钠盐与Mn3+形成的电中性配合物的结构式(配体用说明: 6ec8aac122bd4f6e表示)。

2-2 已知该配合物的磁矩为4.9玻尔磁子,配合物中Mn的未成对电子数为     

2-3 回答:该化合物有无手性?为什么?

2-4 画出2,4戊二酮负离子的结构简式(必须明确其共轭部分),写出其中离域π键的表示符号。

2-5 橙黄色固体配合物A的名称是三氯化六氨合钴(Ⅲ),是将二氯化钴、浓氨水、氯化铵和过氧化氢混合,以活性炭为催化剂合成的。机理研究发现,反应过程中首先得到Co(NH3)62+离子,随后发生配体取代反应,得到以新配体为桥键的双核离子B4+,接着发生桥键断裂,同时2个中心原子分别将1个电子传递到均裂后的新配体上,得到2个C2+离子,最后C2+离子在活性炭表面上发生配体取代反应,并与氯离子结合形成固体配合物A。写出合成配合物A的总反应方程式;画出B4+和C2+离子的结构式。

总反应方程式:

B4+和C2+离子的结构式:

 

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(15分)

1-1 2011年是国际化学年,是居里夫人获得诺贝尔化学奖100周年。居里夫人发现的两种化学元素的元素符号和中文名称分别是                        

1-2 向TiOSO4水溶液中加入锌粒,反应后溶液变为紫色。在清夜中滴加适量的CuCl2水溶液,产生白色沉淀。生成白色沉淀的离子方程式是                                  ;继续滴加CuCl2水溶液,白色沉淀消失,其离子方程式是                            

1-3 20世纪60年代维也纳大学V.Gutmann研究小组报道,三原子分子A可由SF4和NH3反应合成;A被AgF2氧化得到沸点为为27℃的三元化合物B。A和B分子中的中心原子与同种端位原子的核间距几乎相等;B分子有一根三种轴和3个镜面。画出A和B的结构式(明确示出单键和重键,不在纸面上的键用楔形键表示,非键合电子不必标出)。

1-4 画出Al2(n-C4H9)4H2和Mg[Al(CH3)4]2的结构简式。

1-5 已知EӨ(FeO42/Fe3+) = 2.20 V,EӨ(FeO42/Fe(OH)3) = 0.72 V。

① 写出氯气和三氯化铁反应形成高铁酸根的离子方程式。                      

② 写出高铁酸钾在酸性水溶液中分解的离子方程式。                         

③ 用高铁酸钾与镁等组成碱性电池,写出该电池的电极反应                    

 

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