题目内容

氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料，也是一种常用的制冷剂。
(1) 实验室制备氨气的化学反应方程式为_________。
(2) 工业合成氨的反应方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H。下图I是合成氨反应的能量与反应过程相关图（未使用催化剂）；图D是合成気反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图。

下列说法正确的是_______。

A．ΔH＝－92.4kJ/mol
B．使用催化剂会使E1的数值增大
C．为了提高转化率，工业生产中反应的浓度越低越好
D．图II是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且PA<PB
E.图II是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且TA>TB；
F.该反应的平銜常数KA<KB
G.在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为mol/(L·min)
(3) —定温度下，向一个容积为2 L的密闭容器中通入2 mol N2和7 mol H2，达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍，则此温度下的平衡常数为_______。在同一温度，同一容器中，将起始物质改为amol N2  b molH2   c mol NH3 (a,b,c均不为零）欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a,b,c满足的关系为_____________(用含a,b,c的表达式表示），且欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是_______
(4)已知H2(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol，试写出表示NH3(g)燃烧热的热化学反应方程式_____。以氨气为燃料可以设计制氨燃料电池（电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液）该电池负极电极反应式为_______经測定，该电作过程中每放出1molN2实际提供460kJ的电能，则该燃料电池的实际效率为_____(燃料电池的实标效率是指电池实际提供的电能占燃料电池反应所能释放出的全部能量的百分数)

（1）2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O（2分）  （2）AEFG （2分）
（3）0.25L2·mol－2（2分，平衡常数不带单位也给分）；
a＋0.5c＝2、b＋1.5c＝7（2分）；2＜c＜4（2分）
（4）NH3(g)＋O2(g)＝H2O(l)＋N2(g) △H＝－382.5kJ/mol（2分）
2NH3－6e－＋6OH－＝6H2O＋N2（2分）    60.1%（1分）

解析试题分析：(1)实验室制备氨气的化学反应方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
（2）根据图像I可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此该反应是放热反应，所以ΔH＝312.4kJ/mol=404.8kJ/mol＝－92.4kJ/mol，A正确；催化剂降低反应的活化能，所以使用催化剂会使E1的数值增大，B不正确；为了提高转化率，工业生产中反应的浓度并不是越低越好，C不正确；根据图像Ⅱ可知，曲线A首先达到平衡状态，这说明曲线A的反应速率快。但平衡时曲线A表示的氨气物质的量低，由于正方应是体积减小的放热的可逆反应，所以曲线Ⅱ中表示的条件是升高温度，所以选项D不正确，E正确；升高温度平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数减小，因此选项F正确。根据图像Ⅱ可知，反应进行到t1时，可逆反应达到平衡状态，此时生成氨气的物质的量是n1mol，所以消耗氮气的物质的量是2n1mol，所以在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为mol/(L·min)，G正确，答案选AEFG。
（3）             N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始浓度（mol/L）  1      3.5         0
转化浓度（mol/L）  x      3x          2x
平衡浓度（mol/L） 1－x  3.5－3x       2x
达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍
所以×4.5＝1－x＋3.5－3x＋2x
解得x＝0.5
所以该温度下可逆反应的平衡常数K＝＝＝0.25L2·mol－2
对于恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同即可，据此可知欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a,b,c满足的关系为a＋0.5c＝2、b＋1.5c＝7。由于平衡时氨气的物质的量是2mol，所以要欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是c＞2。当起始时反应物的物质的量为0时，氨气的物质的量最大，所以根据a＋0.5c＝2、b＋1.5c＝7可知，c＝4或4.7，因此c的取值范围是2＜c＜4。
（3）H2(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol，则氢气燃烧的热化学方程式是H2(g)＋0.5O2(g)＝H2O(l) △H＝－285.8 kJ/mol…①，所以根据N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＝－92.4kJ/mol…②可知，②÷2－①×即得到热化学方程式NH3(g)＋O2(g)＝H2O(l)＋N2(g) △H＝－382.5kJ/mol。原电池负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。所以在该燃料电池中氨气失去电子，在负极通入，其电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－＝6H2O＋N2。根热化学方程式可知，每生成1molN2放出765kJ能量，而实际提供460kJ的电能，所以该燃料电池的实际效率为×100%＝60.1%。
考点：考查氨气制备、反应热、反应速率、外界条件对平衡状态的影响、盖斯定律的应用、平衡常数的计算以及原电池原理的有关应用等

练习册系列答案
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（1）请在下图所示分子的结构简式中用“*”标记出手性碳原子。若用该有机物进行核磁共振实验，所得核磁共振氢谱有________个峰，强度比为________。

（2）已知某硼烷相对分子质量为28，核磁共振氢谱有两个峰且强度比为1∶2，则该硼烷的分子式是________，已知该硼烷气体在空气中能剧烈燃烧生成三氧化二硼和水，且生成1 mol液态水可放出722 kJ的热量，请写出燃烧的热化学方程式：____________________________。

从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。

A．使用催化剂 B．适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度 D．适当降低反应的温度
（2）已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。
【资料】①键能：拆开1mol化学键需要吸收的能量，或是形成1mol化学键所放出的能量称为键能。
②化学键的键能：  
化学键
H—H
O＝O
H—O
键能
436
496
463
 
请填写下表：
化学键
填“吸收热量”
或“放出热量”
能量变化
拆开化学键
中的化学键
_______________
_______________
中的化学键
形成化学键
键
_______________
_______________
总能量变化
_______________
_______________
（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为。其中，氢气在________（填“正”或“负”）极发生________反应（填“氧化”或“还原”）。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H2的体积是________L。

Ⅰ．将由Na＋、Ba2＋、Cu2＋、SO42－、Cl－组合形成的三种强电解质溶液，分别装入下图装置中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图（忽略因气体溶解带来的影响）。据此回答下列问题：

（1）在甲中烧杯中滴加酚酞，   极（填a或b）附近溶液会变红。
（2）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式           。
（3）电极f上发生的电极反应式为           。
（4）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了8g，要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态，应进行的操作是           。
Ⅱ．工业上利用BaSO4制备BaCl2的工艺流程如下：

某活动小组的同学在实验室以重晶石（主要成分BaSO4）为原料，对上述工艺流程进行模拟实验。
（1）上述过程中，气体用过量NaOH溶液吸收得到Na2S。Na2S水溶液显碱性的原因是     。（用离子方程式表示）
（2）已知有关反应的热化学方程式如下：
BaSO4(s) +4C(s)4CO(g)+BaS(s) △H1 = +571.2kJ/mol      ①
C(s) +CO2(g)2CO(g)  △H2 = +172.5kJ/mol               ②
则反应BaSO4(s) +2C(s)2CO2(g) + BaS(s) △H3 =     
（3）在高温焙烧重晶石过程中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是     。

2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（l）汽车尾气净化的主要原理为：。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。据此判断：

①该反应的ΔH______0（选填“＞”、“<”）。
②该反应的平衡常数表达式为____________________
③在T2温度下，0 ~ 2s内的平均反应速率v（N2）_______。
④当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
⑤该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是__________（填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式＿＿＿＿＿＿

（1）医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是     。
（2）一定条件下，0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体，放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式：         。
（3）现有固体X，可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一种或几种。为了探究其成分，某学习小组取该样品进行如下实验（部分产物已略去）。

①步骤I中发生反应的离子方程式为                           。
②20.00gX中Cu的质量分数为                。
③为进一步确定固体X的组成，常温下，学习小组另取固体X加水，充分搅拌后过滤，测得滤液的pH＜7。他们判断一定有NH4Cl，理由是          。
（4）工业上常用电渗析法生产HI，其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式：           。

目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol－1
③H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－44．0 kJ·mol－1
写出CH4 (g)与NO2 (g)反应生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的热化学方程 式_____________________
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T。C)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据   是_______
A．容器内CO2的浓度保持不变
B．v正（N2）="2" v正（NO）
C．容器内压强保持不变  
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②在T。C时．该反应的平衡常数为_______(保留两位小数)；
③在30  min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是_______
（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为：
2CO＋2NON2＋2CO2 ΔH<0研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反 应速率的影响规律、某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中。
 
①上表中:a=_______,b=________,e=________
②请在给出的坐标图中，画出上表中实验II和实验III条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明相应的实验编号
 

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质和化合物在工农业生产、生活中有重要用途。
（1）根据右下能量变化示意图：

写出CO和NO2反应生成NO和CO2的热化学方程式                     
（2）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g)  ΔH<0，
其平衡常数K与温度T的关系如下表，试判断K1      K2（填“>”、“=”或“<”）

T /K
298
398
平衡常数K
K1
K2
 
（3）下列各项能说明该反应达到平衡状态的是       （填字母序号）
a． v(H2)正="3" v(N2)逆
b． 容器内压强保持不变
c． 容器中混合气体的密度保持不变
d.： N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
（4）氨气极易溶于水,常用下图实验来验证,在标准状况下,烧瓶中的氨水使酚酞变红。

请回答：                                                  
①用化学用语说明所得氨水能使酚酞变红的原因               。
②250C时，将一定量的氨水与盐酸混合后pH=7，测该混合溶液中c(Cl-)与c(NH4+)关系为         （填字母序号）
a．c(Cl-)﹥c(NH4+)    b．c(Cl-)﹦c(NH4+)
c． c(Cl-)﹤c(NH4+)     d.无法判断

（15分）
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．请回答下列与甲醇有关的问题．
（1）甲醇分子是____分子（填“极性”或“非极性”）．
（2）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-86.6kJ/mol，在T℃时，往一个体积固定为1L的密闭容器中加入1mol CO和2mol H2：，反应达到平衡时，容器内的压强是开始时的3/5．
①达到平衡时，CO的转化率为         。
②下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有____     。

A．B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器内的压强保持不变D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的颜色保持不变      F．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
  （3）已知在常温常压下：

（4）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。
①该电池负极的电极反应式为____
②若以该电池为电源，用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液．

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象）阳极上收集到氧气的质量为       。

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