题目内容

(18分)运用化学反应原理研究氮、氯等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)科学家研究在一定条件下通过下列反应制备NH3:

①在其他条件相同时,反应中NH3的体积分数(a)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图。该反应的平衡常数表达式K=______,该反应中的(填“>”“<”或“=”)。

②某温度下,在2L容积不变的密闭容器中加入1molN2和6molH2O(1)发生反应,N2转化率随时间(t)变化如图。15-20min内,v(NH3)=____。若其他条件不变,在图中画出使用催化剂后N2的转化率随反应时间变化的曲线示意图。
(2) 25℃时,某同学将0.lmol盐酸与0.2 mol氨水等体积混合,所得混合溶液pH______7(填“>”“<”或“=”,下同),混合溶液中(25℃时,NH3.H2O的电离常数
(3) 25℃时,向O.lmol的MgCl2溶液中逐滴加入适量0.lmol氨水,有白色沉淀生成,向反应后的浊液中,继续加入O.lmol的FeCl3溶液,观察到的现象是______ ;上述过程中发生的所有反应的离子方程式为______。(25℃时,
(18分)
(1)①(2分)  >(2分)
②0.0018mol·L-1·min-1(2分)
(2)>(2分) >(2分)
(3)白色沉淀逐渐变成红褐色(2分)
Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+(2分)
2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)=2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)(2分)

试题分析:(1)①根据平衡常数的含义,可得该反应的平衡常数K=;根据图像可知,温度升高,生成物NH3的体积分数逐渐增大,说明平衡向右移动,则该反应为吸热反应,?H > 0。
②根据图像,15min时N2的转化率为1.3%,20min时N2的转化率为2%,则v(NH3)=2v(N2)=2×1mol×(2.2%-1.3%)÷2L÷5min=0.0018mol·L-1·min-1;使用了催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,可画出曲线。
(2)0.l mol?L?1盐酸与0.2 mol?L?1氨水等体积混合,所得混合溶液含有等量的NH4Cl和NH3?H2O,溶液呈碱性,则pH > 7;NH3?H2O的电离程度大于NH4Cl的水解程度,所以c(NH4+)>c(NH3?H2O)。
(3)根据Mg(OH)2和Fe(OH)3的Ksp可知生成Fe(OH)3沉淀时OH?的浓度更小,所以Mg(OH)2沉淀会转化为Fe(OH)3沉淀;先后发生反应的离子方程式为:Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+;2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)=2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)。
练习册系列答案
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已知:

则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是:
                                                  
(2)在一定条件下,用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol·L1,H2 0.8mol·L1,CH40.8mol·L1,H2O1.6mol·L1。则CO2的平衡转化率为   。上述反应的平衡常数表达式K=     。200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的△H   0(填“>’’或“<”)。
(3)某研究小组以H2与CaCl2制备某种钙的化合物。已知反应只生成甲、乙两种化合物。对产物分析发现:化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%,化合物乙的水溶液显酸性。请回答下列问题:
①乙的化学式为            
②甲与水反应可得H2,其化学方程式是:
                                
(4)H2的获得途径很多,由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法,既可以清除废水中的有机杂质,同时可以获得氢气。下图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池,写出电解过程中,阳极发生的电极反应式:                 
(15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题:
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。写出相应的反应的化学方程式                             
(2)已知:
甲醇脱水反应①2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)?△H1=-23.9KJ·mol-1
甲醇制烯烃反应②2CH3OH(g)=C2H4 (g)+2H2O(g)? △H2=-29.1KJ·mol-1
乙醇异构化反应③CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g))? △H3=+50.7KJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的?△H=                   KJ·mol-1
与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是:             。
(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K=               (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为:                 ,理由是:                      
③气相直接水合法党采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 ℃,压强6.9MPa,n(H2O)︰n(C2H4)=0.6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有:               、                    。
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②在T3温度下,向2L密闭容器中充入10molN2与5mo1O2,50秒后达到平衡,测得NO的物质的量为2mol,则该反应的速率υ(N2)=___________________。该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则达到平衡后N2的转化率为____________。

(2)利用右图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,用阴极排出的溶液可吸收NO2
①阳极的电极反应式为_____________________。
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(4)引起雾霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等,任写一种与SO42互为等电子体的分子                 
(14分)工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下(Ph代表苯基):
Ph—CH2CH3(g)Ph—CH=CH2(g)+H2(g) △H
某研究小组为探究温度等因素对该反应的产率影响,在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验,实验结果如下图a、b所示。

(1)根据反应及上图(a),判断△H     0(填“<”“=”或“>”,下同),△S    0;请选择经济、且适宜的反应温度:        
(2)下列事实可以说明该反应已达平衡的是          
A.混合气体的密度不再变化
B.氢气的体积分数保持不变
C.氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变
D.单位时间内消耗的n(乙苯)等于生成的n(H2)
(3)从压强因素分析,为提高乙苯的转化率,应采用      的生产条件。实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法。水蒸气的含量对反应的影响结果如上图(b)所示。
①在做这四组实验时,应该采用的其他实验条件是           
A.反应温度相同         B.采用不同的催化剂
C.压强都控制在常压下    D.反应相同时间时测定实验数据
②图(b)表明:                           

③一定温度下,在恒压密闭容器中,通入一定量n(H2O)/n(乙苯)=7:1的气体,发生上述反应,在t1时刻达到平衡。保持其他条件不变,此时分离出一定量的水蒸气,在t2时刻重新达到平衡,请在右图中画如反应再次达到平衡过程的图像。

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