题目内容
【题目】氢气在工业合成中广范应用。
(1)通过下列反应可以制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ/mol,
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ/mol
请写出由CO2和H2制取甲醇的热化学方程式______________。
(2)己知合成氨的反应为:N2+3H22NH3 △H<0。某温度度下,若将1molN2和2.8molH2分别投入到初始体积为2L的恒温恒容、恒温恒压和怛容绝热的三个密闭容器中,测得反应过程中三个容器(用a、b、c表示)内N2的转化率随时间的变化如图所示,请冋答下列问题:
①图中代表反应在恒容绝热容器中进行的曲线是________(用a、b、c表示)。
②曲线a条件下该反应的平衡常数K=_____________。
③b容器中M点,v(正)________v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)利用氨气可以设计成高能环保燃料电池,用该电池电解含有NO2-的碱性工业废水,在阴极产生N2。阴极电极反应式为________;标准状况下,当阴极收集到11.2LN2时,理论上消耗NH3的体积为_____________。
(4)常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,在NH4HCO3溶液中c(NH4+)____ c(HCO3-) (填“>”、“<”或“=”);反应NH4++HCO3-+H2ONH3H2O+H2CO3的平衡常数K=_______。
(已知常温下NH3H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7, K2=4×10-11)
【答案】 CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1 c 800 小于 2NO3-+6e-+4H2O=N2+8OH- 22.4L > 1.25×10-3
【解析】(1)已知:① CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) ΔH1= -90.8kJ/mol,
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O (g)ΔH2=+41.3kJ/mol,根据盖斯定律,①+②可得CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g) ,则 △H=( -90.8kJ/mol)+(+41.3kJ/mol)=-49.5 kJ·mol-1 ,故CO2和H2制取甲醇的热化学方程式为CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1 ;
(2)①N2+3H22NH3△H<0,而恒容绝热容器中进行,所以体系温度最高,反应速率最快,达平衡的时间最短,而由图可知消耗时间最短的是c,故选:c;
②平衡常数是温度的函数,温度不变K不变,而曲线a和曲线b的温度相同,
N2 + 3H2 2NH3,
初起:1mol2.8mol 0
变化:0.8mol2.4mol 1.6mol
平衡:0.2mol0.4mol 1.6mol
所以Kb==800=Ka;
③b容器中M点,最终达平衡状态,所以氮气的转化率减小,平衡逆向移动,则v(正)小于v(逆);
(3)阴极发生还原反应,电极反应式为2NO2-+6e-+4H2O=N2↑+8OH-;阴极收集到1l.2LN2时,即物质的量为0.5mol,转移电子数的物质的量为:3mol,所以消耗氨气的物质的量为:1mol,则标况下的体积为22.4L;
(4)根据盐类水解规律,已知NH3.H2O的电离平衡常数K=1.75×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10-7,K2=4.7×10-11,所以碳酸氢根的水解程度更大,溶液中c(NH4+)>c(HCO3-) ;反应NH4++HCO3-+H2O═NH3.H2O+H2CO3的平衡常数K==
=1.25×10-3。

【题目】(1)互为同分异构体的四种有机物A、B、C、D,它们的相对分子质量为74,完全燃烧只生成CO2和H2O,经分析其含氧元素的质量分数为43.3%,则这些有机物的分子式为___________,
(2)已知A、B、C、D分子结构中均含甲基,把它们分别进行下列实验以鉴别之,其实验记录如下:
| NaOH溶液 | 银氨溶液 | 新制Cu(OH)2 | 金属钠 |
A | 中和反应 | —— | 溶 解 | 产生氢气 |
B | —— | 有银镜 | 加热后有红色沉淀 | 产生氢气 |
C | 水解反应 | 有银镜 | 加热后有红色沉淀 | —— |
D | 水解反应 | —— | —— | —— |
则A、B、C、D的结构简式分别为
A____________ B____________ C____________ D____________。