Question

氢气是清洁的能源，也是重要的化工原料。

（1）以H₂为原料制取氨气进而合成CO(NH₂)₂的反应如下：

N₂(g)＋3H₂(g)＝2NH₃(g)               △H＝―92.40 kJ·mol^－1

2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)       △H＝―159.47 kJ·mol^－1

NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(l)    △H＝＋72.49 kJ·mol^－1

则N₂(g)、H₂(g)与CO₂(g)反应生成CO(NH₂)₂(s)和H₂O(l)的热化学方程式为    。

（2）用丙烷和水为原料在电催化下制氢气，同时得到一种含有三元环的环氧化合物A，该反应的化学方程式为    。该反应也可生成A的同分异构体——另一种环氧化合物B，B的核磁共振氢谱为下图中的    （填“a”或“b”）。

（3）已知叠氮酸（HN₃）不稳定，同时也能与活泼金属反应，反应方程式为：

2HN₃＝3N₂↑＋H₂↑

2HN₃＋Zn＝Zn(N₃)₂＋H₂↑

2 mol HN₃与一定量Zn完全反应，在标准状况下生成67.2 L气体，其中N₂的物质的量为    。

（4）已知H₂S高温热分解制H₂的反应为：H₂S(g)H₂(g)＋1/2S₂(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H₂S的分解实验：以H₂S的起始浓度均为c mol·L^－1测定H₂S的转化率，结果如右下图所示。图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率。若985℃时，反应经t min达到平衡，此时H₂S的转化率为40%，则反应速率v(H₂)＝    （用含c、t的代数式表示）。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：    。

（5）用惰性电极电解煤浆液的方法制H₂的反应为：C(s)＋2H₂O(l)＝CO₂(g)＋2H₂(g)现将一定量的1 mol·L^－1 H₂SO₄溶液和适量煤粉充分混合，制成含碳量为0.02 g·mL^－1～0.12g·mL^－1的煤浆液，置于右图所示装置中进行电解（两电极均为惰性电极）。则A极的电极反应式为    。

 

 

Answer 1

【答案】

 

（1）N₂(g)＋3H₂(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(l)  △H＝－179.38 kJ·mol^－1（2分）

（2）（反应条件可写也可不写）（2分）     a（2分）

（3）2 mol（2分）

（4）0.4c/t mol·L^－1·min^－1（2分）(单位不写扣1分)

温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短（合理答案均可）（2分）

（5）C＋2H₂O－4e^－＝CO₂↑＋4H⁺（2分）

【解析】

试题分析：（1）3个热化学方程式相加得出N₂(g)＋3H₂(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(l)  △H＝－179.38 kJ·mol^－1，（2）三元环的环氧化合物应为2个碳原子1个氧原子的环；另一种环氧化合物应为四元环醚，,图谱为a；（3）根据产生气体的量确定HN₃发生两个反应，设两个反应中的量分别为

（3）x、y，有x+y=2    2x+1/2y=67.2÷22.4，解得x=4/3、y=2/3，产生氮气的量为4/3×3/2=2mol；

（4）反应经t min达到平衡，此时H₂S的转化率为40%，反应中变化的浓度为0.4cmol·L^－1，氢气与H₂S变化相同v(H₂)＝0.4c/t mol·L^－1·min^－1；温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短；（5）A电极为阳极，碳失去电子生成二氧化碳，C＋2H₂O－4e^－＝CO₂↑＋4H⁺。

考点：考查化学反应原理有关问题。