【題目】(15分)CO是合成尿素、甲酸的原料。

(1)在100 kPa和T K下,由穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol化合物的焓變稱為該物質(zhì)在T K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,用符號(hào)ΔHm0表示。已知石墨和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為393.5 kJmol1和283.0 kJmol1,則CO(g)的ΔHm0= 。

(2)合成尿素的反應(yīng):2NH3(g) + CO(g) == CO(NH2)2(g) + H2(g) ΔH =81.0 kJmol1。

T 時(shí),在體積為2 L的恒容密閉容器中,將2 molNH3和1 mol CO混合發(fā)生反應(yīng),5 min時(shí),NH3的轉(zhuǎn)化率為80%。則0~5 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(CO)= 。

已知:

溫度/K

398

498

平衡常數(shù)(K)

126.5

K1

則:K1 126.5(填“>”或“<”);其判斷理由是 。

若保持恒溫恒容條件,將物質(zhì)的量之和為3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比進(jìn)行反應(yīng),結(jié)果如圖所示:

若圖中c表示平衡體系中尿素的體積分?jǐn)?shù),則a表示 的轉(zhuǎn)化率。

當(dāng)= 時(shí),尿素含量最大;此時(shí),對(duì)于該反應(yīng)既能增大正反應(yīng)速率又能使平衡正向移動(dòng)的措施是 (寫一種)。

(3)通過人工光合作用可將CO轉(zhuǎn)化成HCOOH。

已知常溫下,濃度均為0.1 molL1的HCOOH和HCOONa混合溶液pH =3.7,則HCOOH的電離常數(shù)Ka的值為 (已知lg2=0.3)。

用電化學(xué)可消除HCOOH對(duì)水質(zhì)造成的污染,其原理是電解CoSO4、稀硫酸和HCOOH混合溶液,用電解產(chǎn)生的Co3+將HCOOH氧化成CO2。Co3+氧化HCOOH的離子方程式為 ;忽略體積變化,電解前后Co2+的濃度將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。

【答案】(1)110.5 kJmol1 (2分)

(2)0.08 molL1min1 (1分)

<(1分) 合成尿素的反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),K減小(2分)

CO(1分) 2(1分) 按物質(zhì)的量之比為21再加入NH3和CO(2分)

(3)2×104(2分)

2Co3++HCOOH==CO2↑+2Co2++2H+(2分) 不變(1分)

【解析】(1)碳元素的穩(wěn)定單質(zhì)是石墨,則CO的ΔHm0應(yīng)為反應(yīng)C(s,石墨)+O2(g)==CO(g)的焓變,由石墨和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱可得熱化學(xué)方程式:

C(s,石墨) + O2(g) == CO2(g) ΔH1=393.5 kJmol1

CO(g) + O2(g)==CO2(g) ΔH2=283.0 kJmol1

根據(jù)蓋斯定律,得:C(s,石墨)+O2(g)==CO(g) ΔHm0=110.5 kJmol1。

(2)5 min時(shí),氨氣的轉(zhuǎn)化率為80%,則反應(yīng)的NH32 mol×80%=1.6 mol,則CO反應(yīng)了0.8 mol,Δc(CO)=0.4 molL1,v(CO)= 0.08 molL1min1。已知合成尿素的反應(yīng)為放熱反應(yīng),則溫度升高,平衡逆向移動(dòng),K減小,因此498K時(shí)的平衡常數(shù)小于398 K的平衡常數(shù),即K1<126.5。圖像中曲線a隨著氨碳比的增大而增大,根據(jù)平衡移動(dòng)規(guī)律,反應(yīng)物中NH3占比增大時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率增大,所以圖中曲線a對(duì)應(yīng)的是CO的轉(zhuǎn)化率。從圖像可直接看出,當(dāng)=2時(shí),尿素含量最大;升高溫度能加快反應(yīng)速率,但平衡逆向移動(dòng),再說題目已限制恒溫恒容條件,加壓既能加快反應(yīng)速率也能使平衡正向移動(dòng),但加壓不能保證“恒容”條件,催化劑只能加快反應(yīng)速率,不能改變平衡狀態(tài),所以只能考慮增大反應(yīng)物濃度的方法,比較好的具體措施是:按物質(zhì)的量之比為21再加入NH3和CO。

(3)混合溶液中存在電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCOO)+c(OH),則c(HCOO)=c(Na+)+c(H+) c(OH)=(0.1+103.71010.3)molL1≈0.1molL1,由物料守恒得c(HCOO)+c(HCOOH)= 0.2molL1,則c(HCOOH)=0.1molL1,代入電離平衡常數(shù)表達(dá)式得Ka== 103.7,又已知lg2=0.3,即100.3=2,代入得Ka=103.7=2×104題中有信息:Co3+將HCOOH氧化成CO2,則Co3+被HCOOH還原為Co2+,由此可得:Co3++ HCOOH→CO2+Co2+,因反應(yīng)在酸性條件(稀硫酸)下進(jìn)行,可補(bǔ)寫H+并配平即得離子方程式為:2Co3++HCOOH==CO2↑+2Co2++2H+;電解時(shí)Co2+轉(zhuǎn)化為Co3+,混合溶液中生成的Co3+又被HCOOH還原為Co2+,所以整個(gè)過程即電解前后Co2+的濃度保持不變。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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已知:①—ONa連在烴基上不會(huì)被氧化;

同一個(gè)碳原子上連接2個(gè)-OH不穩(wěn)定

請(qǐng)回答:

1E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 。

2下列說法不正確的是 。

A.化合物B、F都能發(fā)生取代反應(yīng)

B.化合物A、G都能發(fā)生氧化反應(yīng)

C.一定條件下,化合物FG反應(yīng)生成N,還可生成分子組成為C7H12O5C5H10O4的化合物

D.從化合物AM的轉(zhuǎn)化過程中,涉及到的反應(yīng)類型有取代反應(yīng)、氧化反應(yīng)、消去反應(yīng)和縮聚反應(yīng)

3寫出B轉(zhuǎn)化為CD的化學(xué)方程式 。

4寫出符合下列條件的化合物A的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式: 。

含有苯環(huán),且苯環(huán)上的一元取代物只有一種

能與新制氫氧化銅懸濁液反應(yīng)生成磚紅色沉淀,且能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應(yīng)

5設(shè)計(jì)以CH2CHCH3為原料制備G的合成路線(用流程圖表示,無機(jī)試劑任選) 。已知:

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【題目】下列解釋事實(shí)的方程式不正確的是 (  )

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D. Mg(OH)2固體在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq),該固體可溶于NH4Cl溶液

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A. c(K+)>c(NO3)>c(Ag+)>c(Cl)>c(I

B. c(K+)>c(NO3)>c(Cl)>c(Ag+)>c(I

C. c(K+)>c(NO3)>c(Ag+)=c(Cl)+c(I

D. c(NO3)>c(K+)>c(Ag+)>c(Cl)>c(I

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