【題目】氨氣及含氮化合物在化工生產(chǎn)和國防工業(yè)中具有廣泛應用。請回答:
(1)已知:(i)氫氣的燃燒熱為286.0 kJ·mol-1
(ii)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O (l) ΔH=- 1530.6 kJ·mol-1。
合成氨反應的熱化學方程式為_____________________________。
(2)恒溫恒容條件下,起始按物質的量之比為1∶1向密閉容器中充入N2(g)和H2(g),發(fā)生合成氨的反應。達平衡后,N2(g)的體積分數(shù)為_______________;然后只降低溫度,N2(g)的體積分數(shù)會_________(填選項字母)。
A.增大 B.減小 C.不變 D.不能判斷
(3)T℃時,CO2(g)和NH3(g)合成尿素的原理為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(1)。在2 L恒容密閉容器中,通入1.2 mol NH3(g)和0.6 mol CO2(g),2 min時反應恰好達到平衡,測得c(NH3)=0.2 mol·L-1。
①0~2min內(nèi),用NH3表示的反應速率υ(NH3)=___________;反應的平衡常數(shù)K=____________。
②若其他條件不變,2 min時將容器體積迅速壓縮到1L,在3 min時重新達到平衡,請在圖1中畫出2~3 min內(nèi)c(NH3)隨時間(t)變化的曲線關系圖。
(4)堿性氨氣燃料電池的裝置如圖2 所示,寫出負極的電極反應式____________________。當電路中每通過3.6 mol e-,則需要標況下空氣的體積________________L。
【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.7 kJmol-1 50% C 0.2 mol·L-1·min-1 250 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 100.8
【解析】(1)根據(jù)H2的燃燒熱寫出H2燃燒的熱化學方程式,再用蓋斯定律。
(2)用三段式計算平衡后N2(g)的體積分數(shù)。降低溫度,平衡向正反應方向移動,N2(g)物質的量減小,氣體總物質的量也減小,結合計算判斷N2(g)的體積分數(shù)。
(3)①根據(jù)化學反應速率的含義計算υ(NH3)。用三段式和化學平衡常數(shù)表達式計算K。
②其他條件不變時,將容器體積迅速壓縮到1L,NH3(g)、CO2(g)迅速增大到平衡時的兩倍;增大壓強平衡向正反應方向移動,NH3(g)、CO2(g)濃度又減小,再依據(jù)化學平衡常數(shù)計算3min平衡時c(NH3)。
(4)根據(jù)裝置圖中電子的流向,通入NH3的一極為負極,通入O2的一極為正極;NH3失電子被氧化成N2,結合堿性條件、原子守恒和電荷守恒寫電極反應式,根據(jù)電極反應式計算消耗標準狀況下空氣的體積。
(1)氫氣的燃燒熱為286.0kJ/mol,H2燃燒的熱化學方程式為H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-286.0kJ/mol(i)
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l) ΔH=- 1530.6 kJ/mol(ii)
應用蓋斯定律,將[(i)6-(ii)]2得,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=[(-286.0kJ/mol)6-(-1530.6kJ/mol)]2=-92.7kJ/mol,合成氨反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.7kJ/mol。
(2)設起始N2、H2物質的量都為amol,從起始到平衡過程中轉化N2物質的量為xmol,用三段式
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
n(起始)(mol) a a 0
n(轉化)(mol) x 3x 2x
n(平衡)(mol)a-x a-3x 2x
達平衡后,N2(g)的體積分數(shù)為100%=100%=50%。
降低溫度,平衡向正反應方向移動,N2(g)物質的量減小,氣體總物質的量也減小,根據(jù)上述計算,N2(g)的體積分數(shù)與a、x無關,恒為50%,即N2(g)的體積分數(shù)不變,答案選C。
(3)①υ(NH3)==
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)
c(起始)(mol/L) 0.6 0.3
c(轉化)(mol/L) 0.4 0.2
c(平衡)(mol/L) 0.2 0.1
反應的平衡常數(shù)K===250。
②其他條件不變時,將容器體積迅速壓縮到1L,NH3(g)、CO2(g)迅速增大到平衡時的兩倍,瞬時NH3(g)、CO2(g)的濃度依次為0.4mol/L、0.2mol/L;增大壓強平衡向正反應方向移動,NH3(g)、CO2(g)濃度又減小,設3min平衡時c(NH3)=ymol/L,用三段式
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)
2min體積壓縮至1L時(mol/L) 0.4 0.2
2~3min內(nèi)c(轉化)(mol/L) 0.4-y
3min時c(平衡)(mol/L) y
溫度不變,化學平衡常數(shù)不變,K===250,解得y=0.2。作圖要點:2min時c(NH3)為0.4mol/L,2~3min內(nèi)c(NH3)逐漸減小,3min時達到平衡c(NH3)=0.2mol/L。
(4)根據(jù)裝置圖中電子的流向,通入NH3的一極為負極,通入O2的一極為正極,NH3失電子生成N2,2molNH3失去6mol電子生成1molN2,結合堿性條件、原子守恒和電荷守恒,負極電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。正極電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-,當電路中通過3.6mole-時,消耗O2物質的量為0.9mol,消耗標準狀況下O2的體積為0.9mol22.4L/mol=20.16L,需要標準狀況下空氣的體積為20.16L0.2=100.8L。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】部分弱酸的電離平衡常數(shù)如表:
(1)室溫下①0.1 mol·L-1 HCOONa,②0.1 mol·L-1 NaClO,③0.1 mol·L-1 Na2CO3,④0.1 mol·L-1
NaHCO3溶液的pH由大到小的關系為_____________________________________。
(2)濃度均為0.1 mol·L-1的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO、CO、HSO、HCO濃度由大到小的順序為___________________________________。
(3)下列離子方程式正確的是________(填字母)。
a.2ClO-+H2O+CO2===2HClO+CO b.2HCOOH+CO===2HCOO-+H2O+CO2↑
c.H2SO3+2HCOO-===2HCOOH+SO d.Cl2+H2O+2CO===2HCO+Cl-+ClO-
(4)某溫度(T ℃)下的溶液中,c(H+)=10-xmol·L-1,c(OH-)=10-y mol·L-1,x與y的關系如圖所示.
① 此溫度下,0.01mol/L的NaOH溶液中水電離出的OH-濃度為_____。
②在此溫度下,0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液與0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
甲 | 乙 | 丙 | 丁 | |
0.1 mol·L-1Ba(OH)2溶液體積/mL | 10 | 10 | 10 | 10 |
0.1 mol·L-1NaHSO4溶液體積/mL | 5 | 10 | 15 | 20 |
按丁方式混合后,所得溶液顯________(填“酸”“堿”或“中”)性.寫出按乙方式混合后,反應的離子方程式:__________________________。按甲方式混合后,所得溶液的pH為________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】兩種一元堿MOH和ROH的溶液分別加水稀釋,溶液pH的變化如圖所示,下列敘述正確的是
A. MOH是一種弱堿
B. 在x點,((M+)=c(R+)
C. 稀釋前,c(MOH)=l0c(ROH)
D. 稀釋前MOH溶液和ROH溶液中由水電離出的c(OH-)前者是后者的10倍
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】(1)研究氯氣跟金屬的反應時,選用金屬銅進行實驗。用坩堝鉗夾住一束銅絲,灼熱后立刻放入充滿氯氣的集氣瓶里。銅絲燃燒后把少量水注入集氣瓶里,用玻璃片蓋住瓶口,振蕩。
①根據(jù)哪些實驗現(xiàn)象可判斷銅絲燃燒后生成了+2價銅的化合物:_______________。
②反應的化學方程式為______________________________________________________。
(2)研究濃硫酸的強氧化性時,選用金屬銅跟濃硫酸進行實驗,實驗裝置如下圖所示。
①乙中的現(xiàn)象_______,試管中的浸有堿液的棉花的作用是____________。
②甲中的反應方程式為_____________________________________。
(3)上述兩個實驗為什么都選金屬銅作樣本來進行實驗________。
A.銅是一種不活潑金屬
B.選用銅作實驗可以推測更多金屬跟氯氣或濃硫酸反應的情況
C.銅是一種常見金屬
D.銅跟氯氣或濃硫酸反應可生成有色溶液,現(xiàn)象明顯
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】法國、美國、荷蘭的三位科學家因研究“分子機器的設計與合成”獲得2016年諾貝爾化學獎。輪烷是一種分子機器的“輪子”,輪烷的一種合成原料由C、H、O三種元素組成,其球棍模型如圖所示,下列說法正確的是
A. 該化合物的名稱為乙酸乙酯
B. 1mol該化合物與2 mol Br2發(fā)生加成反應
C. 該化合物既能發(fā)生水解反應,又能發(fā)生氧化反應
D. 該化合物的同分異構體中,能與NaHCO3反應放出CO2的只有2種
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】硫酸亞鐵是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(如下圖所示)。下列說法錯誤的是( )
A. 堿式硫酸鐵水解能產(chǎn)生Fe(OH)3膠體,可用作凈水劑
B. 為防止NH4HCO3分解,生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行
C. 可用KSCN溶液檢驗(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D. 常溫下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】C60具有完美的球形結構。之后Si60、N60等球形分子被不斷制備出來;卮鹣铝袉栴}:
(1)Si 的核外電子排布式為____________,C和N元素中第一電離能較大的是________________。
(2)富勒烯衍生物具有良好的光電性能,富勒烯(C60)的結構如圖所示,C60屬于________晶體;C60中C原子的雜化類型為__________________。
(3)N60的晶體中存在的作用力有____________(填字母)。
A.共價鍵 B.離子鍵 C.氫鍵 D.范德華力 E.配位鍵 F.金屬鍵
(4)立方氮化硼(BN)可做磨料,其結構與金剛石相似,二者具有相似性結構的原因是______________________________________________。
(5)金屬M(相對原子質量為m)與N60形成的化合物晶體結構如圖所示(其中白球代表N60,黑球代表金屬M),其晶胞邊長為k pm,NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,則其密度為_______g·cm-3,該化合物中N60的配位數(shù)為__________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】常溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是
A. 無色透明的溶液中:Fe3+、NH、I—、CO
B. 0.1 mol·L-1 KNO3溶液中:Na+、Fe2+、Cl—、SO
C. 使甲基橙變紅的溶液中:Na+、Mg2+、SO、AlO
D. 水電離產(chǎn)生的c(H+) =10-13mol·L-1的溶液中:K+、Ca2+、NO、HCO
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如下圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化.實驗時必須使用鐵屑和6mol·L1的硫酸,其他試劑任選.填寫下列空白.
(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中應預先加入的試劑是________,A中反應的離子方程式是________________________________________。
(2)實驗開始時就先將活塞E________(填“打開”或“關閉”),C中收集到氣體的主要成分是________。
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程________________________________________。
(4)拔去裝置B中的橡皮塞,使空氣進入,裝置B中發(fā)生的現(xiàn)象為 ______________________。
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