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某位同学在查阅资料时发现含氮化合物有以下性质: ①常温下NO2和N2O4混合存在...

某位同学在查阅资料时发现含氮化合物有以下性质:

常温下NO2N2O4混合存在,在低于0℃的过冷水中只有无色的N2O4液体或晶体存在;

浓硝酸与铜、银等不活泼金属反应时除生成NO2气体外还有少量NO生成。

该同学在验证了性质①”后又设计了如下装置验证性质②”,同时测定某电器元件中铜银合金材料的含铜量。实验步骤如下:

第一步 检验装置的气密性后加入相关药品;

第二步 打开K1,通入氮气一段时间,关闭K1,打开A中分液漏斗的活塞,向盛有7 g铜银合金粉末的圆底烧瓶中加入13.5 mol·L-1浓硝酸100 mL

第三步A中反应结束后……

第四步打开K1,通入氮气一段时间。

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回答下列问题:

1)实验前、后都需要打开K1,通入氮气一段时间。

第二步中通入氮气是为了___________________

第四步中通入氮气是为了___________________

2第三步的目的是验证性质②”并确保有害气体被完全吸收,请补全实验步骤并写出能证实性质②”的预期现象:A中反应结束后,______________________

3)实验结束后,通过测量确定装置A烧瓶中溶液的体积为100 mL,装置C增重3.22 g 装置E增重0.54 g(EN元素均以NO3-的形式存在),不考虑硝酸的挥发与分解以及空气对试剂的影响,则实验所用铜银合金中铜的质量分数为_______________(结果保留3位有效数字),实验后装置A烧瓶内溶液中硝酸的物质的量浓度为_______________mol·L-1

4)已知存在可逆反应:Ag+FeCl3满分5 manfen5.comAgCl+FeCl2另一位同学提出可通过向盛有铜银合金的容器中加入足量FeCl3溶液的方法快速确定合金的含铜量,计算时所需的数据是铜银合金的质量和______________

 

(1)排尽装置中的空气,防止生成的NO被氧化;保证反应产生的气体完全被装置C或E吸收(2)打开K2,持续通入氧气,D中出现红棕色气体(3) 22.9%;11.7(4)反应中产生沉淀的质量 【解析】 试题分析:(1)装置中有空气,实验前通入氮气是为了排尽装置中的空气,防止生成的NO被氧化;实验后打开K1,通入氮气是为了保证反应产生的气体完全被装置C或E吸收,故答案为:排尽装置中的空气,防止生成的NO被氧化;保证反应产生的气体完全被装置C或E吸收; (2)“第三步”的目的是验证“性质②”并确保有害气体被完全吸收,就是将装置中的气体赶入E中用烧碱吸收,可以从K2处通入氧气,将NO氧化,并将气体全部赶出,故答案为:打开K2,持续通入氧气,D中出现红棕色气体; (3)设铜银合金中铜的物质的量为x,银的物质的量为y, 则64g/mol×x+108g/mol×y=7g 反应中装置C增重3.22 g,即N2O4液体或晶体的质量为3.22g, 物质的量为=0.035mol, 装置E中发生的反应为 4NO+3O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O 增重量 4mol 216g n(NO) 0.54g 有=,解得n(NO)=0.01mol 根据得失电子守恒:2x+y=0.01mol×3+0.035mol×2 根据上述关系式,解得x=0.025mol,y=0.05mol 铜银合金中铜的质量分数=×100%=22.9%, A中硝酸反应后生成硝酸铜、硝酸银、四氧化二氮、NO,根据氮原子守恒知: 剩余硝酸的物质的量=0.1L × 13.3 mol/L - 0.025 mol × 2-0.05 mol × 1 - 0.035 mol × 2 - 0.01 mol × 1 = 1.17mol 剩余硝酸的物质的量浓度==11.7mol/L 故答案为:22.9%,11.7; (4)根据Ag+FeCl3AgCl+FeCl2,向盛有铜银合金的容器中加入足量FeCl3溶液后只有AgCl不溶于水,因此可以通过测定生成沉淀的质量,确定合金中银的质量,从而测定铜的含量,故答案为:反应中产生沉淀的质量。 考点:考查了硝酸的性质、物质组成含量的测定实验的相关知识。  
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考点分析:
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已知几个反应的能量变化如下图所示,则上述反应的△H=__________kJ·mol-1

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2)合成氨的反应原理为:3H2(g)+N2(g)满分5 manfen5.com2NH3(g)

现有甲、乙、丙3个固定容积为2 L的密闭容器,在相同温度和催化剂条件下,按不同的反应物投入量进行合成氨反应,相关数据如下表所示:

容器

反应物投入量

2molH22molN2

4molH24molN2

2molNH3

平衡时N2的浓度(mol•L-1)

c1

1.5

C3

平衡时N2的体积分数

w1

W2

W3

混合气体的密度(g•L-1)

ρ1

ρ2

ρ3

下列描述不能说明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)

a.容器内混合气体的密度保持不变

b3v(N2)==v(H2)

c.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变

乙容器中的反应在20 min后达到平衡,这段时间内NH3的平均反应速率v(NH3)=_________mol·L-1·min-1,该温度下,反应的平衡常数K=__________L2·mol-2(结果保留3位有效数字)

分析上表中的数据,下列关系正确的是____________(填序号)

acl>c3    bwl<w2    c满分5 manfen5.com>满分5 manfen5.com>满分5 manfen5.com

3)在合成氨工业中,为了提高反应物的利用率,除了要提供适宜的温度、压强和使用催化剂外,还要采取的措施是__________

 

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