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(14分)运用化学反应原理研究NH3的性质具有重要意义。
(1)科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。据报道,在光照条件下,N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3和另一种单质。在使用催化剂b和不使用催化剂a时,该反应过程和能量的变化关系如图所示。

①写出该反应的化学方程式                                       
②a和b相比,二者的平衡常数关系是Ka   Kb(填“>”、“=”或“<”)
③升高温度,平衡时NH3的含量                     (填“增大”、“不变”或“减小”)
(2)在0.5L的密闭容器中,一定量的N2和H2发生反应:N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) ΔH <0。400℃时,K= 0.5,某一时刻测得N2、H2和NH3三种物质物质的量分别为2mol、1mol和3mol,则该反应的v(N2)    v(N2)(填 “>” 、“="”" 或 “<”)
(3)NH3的催化氧化反应是工业制HNO3的关键步骤,测得某温度下固定容积的容器中的数据为:
     浓度mol.L-1
时间
c(NH3)
c(O2)
c(NO)
0min
1.000
1.600
0.000
2min
0.600
a
0.400
4min
0.500
0.975
0.500
6min
0.500
0.975
0.500
8min
0.700
1.225
0.750
①则2 ~4min内,v(O2) =                       。
②在第8min时改变条件,你认为改变的条件可能是                         
(4)常温下,向0.001 mol·L-1的AlCl3溶液中通入NH3直至过量,现象       ,当PH =        时,开始生成沉淀(已知:Ksp[Al(OH)3]= 1.0×10-33)。
(1)① 2N2 + 6H2 4NH3 + 3O2          (2分)  
②  =      (1分)   ③增大     (1分)
(2)  <         (2分)
(3)① 0.0625 mol/(L·min)      (2分)
②增大NO的浓度(或增加NO的物质的量) (2分)
(4)生成白色沉淀  (2分)    4   (2分)
(1)①根据反应前后原子守恒可知,单质是氧气,所以反应式为2N2 + 6H2 4NH3 + 3O2
②催化剂能降低反应的活化能,但不能改变平衡常数,所以平衡常数是不变的。
③根据图像可知,反应物的总能量低于生成物的总能量,反应是吸热反应。升高温度平衡向正反应方向移动,氨气的含量增大。
(2)某一时刻测得N2、H2和NH3三种物质物质的量分别为2mol、1mol和3mol,则其浓度分别为4.0mol/L、2.0mol/L、6.0mol/L。所以此时>0.5,所以反应逆反应方向移动,即正反应速率小于逆反应速率。
(3)①氨气发生催化氧化的方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,在2 ~4min内,氨气浓度的变化量是0.600mol/L-0.500mol/L=0.100mol/L,所以氧气的浓度变化量是0.125mol/L,则反应速率为
②4min时反应达到平衡状态,而在第8min时,氨气、氧气和NO的浓度均增大,所以只能是增大了生成物NO的浓度,平衡向逆反应方向移动。
(4)根据氢氧化铝的溶度积常数可知当铝离子浓度是0.001mol/L时,溶液中OH的浓度为,则氢离子浓度为104,所以pH等于4.
练习册系列答案
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(16分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上常用CO和H2反应生产CH3OH,并开发出甲醇燃料电池。
(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)     △H=-283.0 kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)   △H=-1453.0 kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为                    
(2)工业上常利用反应CO(g)+2H2(g)≒CH3OH(g)  △H<0合成甲醇,在230℃~270℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图。

图11

 
230℃的实验结果所对应的曲线是      (填字母);该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n(H2):n(CO) 的比值范围是        (填字母)。

A.1~1.5        B.2.5~3      C.3.5~4.5
(3)制甲醇所需要的氢气,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) △H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1。试回答下列问题:
①该温度下,若起始时c(CO)="1" mol·L-1c(H2O)="2" mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol·L-1,则此时该反应v(正)       v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若降低温度,该反应的K值将       (填“增大”、“减     小”或“不变”)。
(4)某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时,OH     极移动(填“a”或“b”)。
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应式为                        ,电池总反应的离子方程式为                    
(16分).铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
(1)在下图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图 2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体。由图 1 知金属铬的活动性比铜_____(填强,弱),图 2装置中铬电极的电极反应式            

(2)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸, CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
(3)存在平衡:2CrO42(黄色)+2H+Cr2O72(橙色)+H2O
①若平衡体系的pH=2,则溶液显           色.
②能说明第①步反应达平衡状态的是            
a.Cr2O72和CrO42的浓度相同  b.2v (Cr2O72) ="v" (CrO42)   c.溶液的颜色不变
(4)CrO3和 K2Cr2O7均易溶于水,这是工业上造成铬污染的主要原因。净化处理方法之一是将含+6价 Cr 的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的NaCl进行电解:阳极区生成的Fe2+和Cr2O72发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH结合生成 Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去[已知 KspFe(OH)3=4.0×10-38,KspCr(OH)3=6.0×10-31]。
①电解过程中 NaCl 的作用是__________________________。
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L1,则溶液中c(Cr3+)为____ mol·L-1
(5)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如下图所示。

从开始加热到 750K 时总反应方程式为_______________________。

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