【題目】德國化學(xué)家哈伯(F. Haber, 1868-1930)發(fā)明的合成氨技術(shù)使大氣中的氮?dú)?/span>變成了生產(chǎn)氮肥的永不枯竭的廉價(jià)來源,從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴土壤的程度減弱,解決了地球上因糧食不足導(dǎo)致的饑餓和死亡問題。因此這位解救世界糧食危機(jī)的化學(xué)天才獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。現(xiàn)在我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制氨的過程,以探究外界條件對(duì)平衡的影響。
查閱資料,獲得以下鍵能數(shù)據(jù):
化學(xué)鍵 | N≡N | H-H | N-H |
鍵能/(kJ/mol) | 946 | 436 | 391 |
(1)計(jì)算工業(yè)合成氨反應(yīng)的反應(yīng)熱:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=________ kJ/mol
(2)一定溫度下,向一個(gè)恒壓容器中充入N20.6mol,H2 0 .5mol,在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),達(dá)到平衡時(shí),N2的轉(zhuǎn)化率為1/6,此時(shí)容器的體積為1L。
①該溫度時(shí)容器中平衡體系的平衡常數(shù)是______________。
②若保持平衡時(shí)的溫度和壓強(qiáng)不變,繼續(xù)向平衡體系中通入0.9mol N2,則平衡將_______(填“正向”,“逆向”或“不”)移動(dòng)。
(3)在兩個(gè)壓強(qiáng)相等,溫度分別為T1和T2的容器中充入由1 mol N2和3 molH2組成的混合氣體,發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),平衡后改變?nèi)萜?/span>體積,容器內(nèi) N2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化如圖所示。據(jù)圖判斷下列說法正確的是______________
a.A、 B、 C三點(diǎn)的平衡常數(shù)大小關(guān)系:KA<KB<KC
b.B點(diǎn)和C點(diǎn)的H2濃度大小關(guān)系:B<C
c.A點(diǎn)和B點(diǎn)混合氣體的密度大小關(guān)系:A<B
d.A點(diǎn)和C點(diǎn)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量大小關(guān)系:A>C
(4)合成氨工業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物CO2,工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2,,得溶液X,再利用電解法K2CO3溶液再生,其裝置如圖所示:
①在陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)包括____________________和H++ HCO3-=H2O+CO2↑。
②簡述CO32-在陰極區(qū)再生的原理________________。
③再生裝置中產(chǎn)生的CO2和H2在一定條件下反應(yīng)生成甲醇,工業(yè)上利用該反應(yīng)合成甲醇。
已知:25 ℃,101 KPa下:
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) Δ H1=-484kJ/mol
2CH3OH(g)+3 O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) Δ H2=-1352kJ/mol
寫出CO2和H2生成1molCH3OH(g)的熱化學(xué)方程式_______________。
【答案】 -92 10mol2/L2 逆向 bc 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 溶液中HCO3-存在電離平衡:③HCO3-H++CO32-(1分),陰極H+放電,c(H+)減小平衡右移CO32-再生(1分)答案2:陰極H+放電使c(H+)增大(1分),OH-與HCO3-反應(yīng)生成CO32-(1分) CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-50kJ/mol
【解析】(1)本題考查焓變與鍵能的關(guān)系,△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和=(946+3×436-2×3×391)kJ·mol-1=-92kJ·mol-1;(2)本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算,① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始(mol·L-1)0.6 0.5 0
變化: 0.6×1/6 0.3 0.2
平衡: 0.5 0.2 0.2 根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義,K=c2(NH3)/[c3(H2)×c(N2)]=0.22/(0.23×0.5)=10,②恒溫恒壓下,再通入0.9molN2,體積增大,濃度減小,平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行;(3)本題考查化學(xué)平衡圖像,a、根據(jù)勒夏特列原理,正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng),等壓下,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)反應(yīng)進(jìn)行,N2的體積分?jǐn)?shù)增大,即T2>T1,化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,即KA<KB=KC, 故錯(cuò)誤;b、增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,因此C點(diǎn)氫氣的濃度小于B點(diǎn)氫氣濃度,故正確;c、根據(jù)密度的定義,組分都是氣體,氣體質(zhì)量不變,A→B,氣體物質(zhì)的量減小,體積減小,即B點(diǎn)的密度大于A點(diǎn),故正確;d、根據(jù)摩爾質(zhì)量的定義,組分都是氣體,氣體的質(zhì)量不變, A到C氣體物質(zhì)的量減小,即C點(diǎn)氣體的物質(zhì)的量小于A點(diǎn),因此C點(diǎn)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量大于A點(diǎn),故錯(cuò)誤;(4)本題考查電解原理,①連有電源正極的電極為陽極,根據(jù)裝置圖,陽極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O;②HCO3-溶液中存在HCO3-H++CO32-,陰極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑,消耗H+,促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行;③根據(jù)蓋斯定律,①×3/2-②/2得到:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=(-484×3/2+1352/2)kJ·mol-1=-50kJ/mol 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,下列各組離子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 與Al反應(yīng)能放H2的溶液中:Cu2+、NH、CO、SO
B. =10-12 mol·L-1的溶液中:Mg2+、Fe2+、NO、Cl-
C. 使酚酞變紅的溶液中:K+、Na+、I-、AlO
D. 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:Al3+、Ca2+、SCN-、Cl-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】納米材料鎳粉(Ni)是一種高性能電極材料。其制備過程如下:
步驟I:取0.2 mol·L-1的硝酸鎳溶液,調(diào)節(jié)pH除鐵后,加入活性炭過濾。
步驟Ⅱ:向所得濾液中滴加1.5mol·L-1的NaHCO3溶液使Ni2+完全沉淀,生成xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O。
步驟Ⅲ:將產(chǎn)生的沉淀用大量高純水清洗并用離心機(jī)甩干。
步驟Ⅳ:加入稍過量的肼溶液(N2H4·H2O),使上述沉淀還原完全,將生成的Ni水洗后,再用95%的乙醇浸泡后晾干。
⑴步驟I中去除雜質(zhì)Fe3+(使其濃度<10-6 mol·L-1),需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為___________。(Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39)
⑵當(dāng)x:y:z=1:1:1時(shí),寫出步驟Ⅱ中產(chǎn)生沉淀的離子方程式:___________。
⑶步驟Ⅳ中采用95%的乙醇浸泡的目的是___________。
⑷為測(cè)定xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O的組成,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
①準(zhǔn)確稱取7.54 g樣品與過量的肼溶液(N2H4·H2O)充分反應(yīng),共收集到1.12 LN2和CO2混合氣體(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
②另取等質(zhì)量的樣品充分灼燒,冷卻后稱得殘留固體NiO的質(zhì)量為4.5g。
通過計(jì)算確定xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O的化學(xué)式__________(寫出計(jì)算過程)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)可逆反應(yīng):N2O42NO2,在體積不變的密閉容器中反應(yīng),下列說法中可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (選填序號(hào))
①單位時(shí)間內(nèi)生成2nmolNO2的同時(shí)生成n mol N2O4
②單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol N2O4的同時(shí)生成2n mol NO2
③容器中的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)
④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
(2)373k時(shí)把0.12 mol無色的N2O4氣體通入體積500 ml的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):
N2O42NO2,容器中立即出現(xiàn)紅棕色。反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí),測(cè)得生成NO2的物質(zhì)的量為0.01 mol;反應(yīng)進(jìn)行到60 s時(shí)達(dá)到平衡,此時(shí)容器內(nèi)N2O4與NO2的物質(zhì)的量相等。請(qǐng)計(jì)算: (本小題要求寫出解過程)
①開始2 s內(nèi)以N2O4表示的化學(xué)反應(yīng)速率;
②達(dá)到平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)與開始時(shí)體系的壓強(qiáng)之比;
③達(dá)到平衡時(shí),體系中NO2的物質(zhì)的量濃度;
④N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,分別將四塊形狀基本相同,質(zhì)量均為9 g的鐵塊同時(shí)投入到下列四種溶液中,產(chǎn)生氫氣速率最快的是( )
A. 200 mL 2 mol·L-1鹽酸 B. 50 mL 2 mol·L-1H2SO4溶液
C. 100 mL 3 mol·L-1鹽酸 D. 500 mL 6 mol·L-1HNO3溶液
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列做法不能減少大氣污染的是
A. 大力發(fā)展清潔能源,煙氣脫硫
B. 大力發(fā)展私家車,減少公共交通
C. 利用太陽能、風(fēng)能等替代化石能源
D. 多使用電動(dòng)車和自行車
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,用0.05molL﹣1 KOH溶液滴定 10.00mL0.05molL﹣1 H2C2O4(二元弱酸)溶液所得滴定曲線如圖(體積變化忽略不計(jì)).下列說法正確的是( )
A.點(diǎn)②溶液中:c(K+)+c(H+)=c(HC2O4﹣)+c(C2O42﹣)+c(OH﹣)
B.點(diǎn)③溶液中:c(K+)=c(HC2O4﹣)+c(C2O42﹣)+2c(H2C2O4)
C.點(diǎn)④溶液中:c(K+)+c(H2C2O4)+c(HC2O4﹣)+c(C2O42﹣)=0.05molL﹣1
D.點(diǎn)⑤溶液中:c(K+)>c(HC2O4﹣)>c(C2O42﹣)>c(OH﹣)>c(H+)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】水是一種非常寶貴的資源,保護(hù)水資源已逐步成為人們的一種共識(shí)。下列行為不會(huì)造成水體污染的是
A. 含重金屬離子的廢水大量排放
B. 含磷洗衣粉的大量使用
C. 生活污水的任意排放
D. 利用太陽能將海水淡化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鉛蓄電池的工作原理為:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,研讀下圖,下列判斷不正確的是
A.K閉合時(shí),d電極反應(yīng)式:PbSO4+2H2O-2e-═PbO2+4H++SO42-
B.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí),I中消耗的H2SO4為0.2mol
C.K閉合時(shí),II中SO42-向c電極遷移
D.K閉合一段時(shí)間后,II可單獨(dú)作為原電池,d電極為正極
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