题目内容

研究氮及其化合物具有重要意义。请回答下列问题:
(1)脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:
2NH3(g) +NO(g) +NO2(g)2N2(g) +3H2O(g) △H<0,反应的氧化剂是________________。
(2)巳知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,现将一定量的混合气体通入一恒温密闭容器中反应,浓度随时间变化关系如图所示。则图中两条曲线X和Y,表示N2O4浓度变化的是____,b、c、d三点的化学反应速率大小关系是______;25min时,曲线发生图中变化,可采取的措施是_________。

(3)25时,将NH3溶于水得100 mL0.1 mol ? L1的氨水,测得pH=11,则该条件下,NH3 ? H2O的电离平衡常数Kb=_______。
(4)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol;
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-112kJ/mol;
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol;
C(s)+O2(g)=CO2 (g) △H=-393.5kJ/mol。
则反应4CO(g)+2NO2(g)=4CO2 (g)+ N2(g) △H=________。
(5)用电化学法可获得N2O5。如图装置中,阳极的电极反应式为:N2O4+2HNO3-2e=2N2O5+2H,则该电解反应的化学方程式为________________。
(每空2分,共14分)(1)NO和NO2  (2)Y;(c)=(d)>(b);增大NO2的浓度
(3)×10-3mol/L(少单位扣1分) (4)-1200kJ/mol(少单位扣1分,少“-”扣1分)
(5)N2O4+2HNO32N2O5+H2

试题分析:(1)根据反应的方程式可知,氨气中氮元素的化合价从-3价升高到0价,失去3个电子,因此氨气是还原剂。NO和NO2中氮元素的化合价分别从+2价和+4价降低0价,得到2个和4个电子,因此氧化剂是NO和NO2
(2)由图可知10~25min平衡状态时,X表示的生成物的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,Y表示的反应物的浓度变化量为(0.6=0.4)mol/L=0.2mol/L。即X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍,所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线,Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线;由图可知,10~25min及30min之后X、Y的物质的量不发生变化,则相应时间段内的点处于化学平衡状态,因此c和d点的反应速率相等。25min后NO2和N2O4的浓度增大,因此反应速率增大,即b、c、d三点的化学反应速率大小关系是(c)=(d)>(b);根据图像可知,25min时NO2的浓度瞬间增大,而N2O4的浓度逐渐增大,所以25min时,曲线发生图中变化,可采取的措施是增大NO2的浓度。
(3)氨水溶液中测得pH=11,因此溶液中c(OH)=0.001mol/L,则根据电离方程式NH3·H2OOH+NH4可知,溶液中c(NH4)=0.001mol/L,则溶液中c(NH3·H2O)=0.1mol/L-0.001mol/L,所以该温度下氨水的电离常数Kb=×10-3mol/L。
(4)已知反应①:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol;②:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-112kJ/mol;③:2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol;④:C(s)+O2(g)=CO2 (g) △H=-393.5kJ/mol,依据盖斯定律可知,(④×2-③)×2-①-②即得到反应式4CO(g)+2NO2(g)=4CO2 (g)+ N2(g),所以该反应的反应热△H=(-393.5kJ/mol×2+221kJ/mol)×2-180kJ/mol+112kJ/mol=-1200kJ/mol。
(5)电解池中阳极失去电子,发生氧化反应。阴极得到电子,发生还原反应。则阴极是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,阳极是N2O4失去电子生成N2O5,所以总的反应式是N2O4+2HNO32N2O5+H2↑。
练习册系列答案
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发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:

(1)该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2,此反应的平衡常数表达式K =____________。
(2)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27 kJ/mol,CH3OH(g)的燃烧热为677 kJ/mol,请写出CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式_________________。
(3) “催化还原”反应制乙二醇原理如下:
CH3OOC-COOCH3(g)+4H2(g)  HOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g) △H =" -34" kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究。下图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的情况,则曲线甲对应的压强是P(甲)=___________。

(4)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸
① 草酸氢钾溶液中存在如下平衡:
H2OH++OH-、HC2O4-H++C2O42-           
② 向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液里各粒子浓度关系正确的是          (填序号)。
a.c(K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)
b.c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + c(C2O42-)
c.c(Na+) = c(H2C2O4) + c(C2O42-)
d.c(K+) > c(Na+)   
(5)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为              ;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代替32 g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为              L。
Ⅰ.电离平衡常数(用K表示)的大小可以判断电解质的相对强弱。25℃时,有关物质的电离平衡常数如下表所示:
化学式
HF
H2CO3
HClO
电离平衡常数
(K)
7.2×10-4
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
3.0×10-8
 
(1)物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液:①Na2CO3溶液 ②NaHCO3溶液 ③NaF溶液 ④NaClO溶液。依据数据判断pH由大到小的顺序是______________。
(2)25℃时,在20mL0.1mol·L—1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L—1NaOH溶液,测得混合溶液的pH变化曲线如图所示,下列说法正确的是_______。

A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中,由水电离出的c(H+)相等
B.①点时pH=6,此时溶液中,c(F)-c(Na+)=9.9×10-7mol/L
C.②点时,溶液中的c(F)=c(Na+)
D.③点时V=20mL,此时溶液中c(F)<c(Na+)=0.1mol·L—1
(3)已知25℃时,①HF(aq)+OH(aq)=F(aq)+H2O(l)  ΔH=-akJ·mol—1
②H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)        ΔH=-bkJ·mol—1
氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为________________________。
(4)长期以来,一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO,其结构式为H—O—F。HFO与等物质的量的H2O反应得到HF和化合物A,则每生成1molHF转移_______mol电子。
Ⅱ.氯化硫酰(SO2Cl2)主要用作氯化剂。它是一种无色液体,熔点–54.1℃,沸点69.1℃。氯化硫酰可用干燥的二氧化硫和氯气在活性炭催化剂存在下反应制取:
SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)  △H=–97.3kJ·mol—1
(1)试写出常温常压下化学平衡常数K的表达式:K=_________________;
(2)对上述反应,若要使化学平衡常数K增大,化学反应速率v也增大,可采取的措施是_____(选填编号)。
a.降低温度                   b.移走SO2Cl2
c.增加反应物浓度             d.无法满足上述条件
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是____________(选填编号)。
a.υ(Cl 2)=υ(SO2)               b.容器中气体压强不随时间而变化 
c.c(Cl 2) : c(SO2)=1:1           d.容器中气体颜色不随时间两变化
(4)300℃时,体积为1L的密闭容器中充入16.20g SO2Cl2,达到平衡时容器中含SO2 7.616g。若在上述中的平衡体系中,再加入16.20g SO2Cl2,当再次达平衡时,容器中含SO2的质量范围是________________________。
目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g)           △H= _1275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g)                     △H= _556.0 kJ·mol-1
③H2O(l) = H2O(g)                             △H="+" 44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                         
(2)某同学利用甲醇燃料电池为电源,设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。则电源中a极为  极(填“正”或“负”),其电极反应式为                        。装置上端A极电极材料是    (填化学式),B电极上的电极反应式为                  

(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g),得到如下三组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①该反应的正反应为        (填“吸”或“放”)热反应。
②实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为              
③900℃时,按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器,则此时反应的v(正)   v(逆)(填“>”“<”或“=”中之一)。
④实验3跟实验2相比,改变的条件可能是                 

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