题目内容
【题目】碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为_______。
②工业上可利用Cl2和NH3反应制备氯胺,该反应的化学方程式为_______。
(2)一定条件下,不同物质的量的CO2与不同体积的1.0 mol·L-1 NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:
反应序号 | CO2的物质的量/mol | NaOH溶液的体积/L | 放出的热量/kJ |
1 | 0.5 | 0.75 | x |
2 | 1.0 | 2.00 | y |
该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为__________。
(3)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g) + C(s) N2(g) + CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒温(反应温度分别为400 ℃、T ℃、400 ℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(NO)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n(NO)(乙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
n(NO)(丙容器)/ml | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
①甲容器中,0~40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_________。
②该反应的ΔH___0 (填“>”或“<”)。
③丙容器达到平衡时,NO的转化率为___________。
(4)常温下,在NH4HCO3溶液中,c(NH4+)________c(HCO3-) (填“>”、“<”或“=”);反应NH4++HCO3-+H2O NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=__________。(已知常温下,NH3·H2O的电离平衡常数Kb = 2×10-5,H2CO3的电离平衡常数Ka1 = 4×10-7,Ka2 = 4×10-11)
【答案】 NH3+Cl2=NH2Cl+HCl CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3 (aq) ΔH = -(4x-y)kJ·mol-1
或CO2(g)+OH-(aq)=HCO3-(aq) ΔH = -(4x-y)kJ·mol-1 0.0125molL-1min-1 < 60% > 1.25×10-3(1.3×10-3或1×10-3或其它合理答案)
【解析】(1)①NH2Cl是共价化合物,存在NH键和NCl,电子式为:;②根据原子守恒,Cl2和NH3反应生成NH2Cl和HCl,化学方程式为:NH3+Cl2=NH2Cl+HCl。
(2)由已知得:①CO2(g)+2NaOH(aq)=Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=y kJmol-1
②2CO2(g)+3NaOH(aq)=Na2CO3(aq)+NaHCO3(aq)+H2O(l) ΔH =4x kJ·mol-1
由盖斯定律,②①得:CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=(4xy)kJ·mol-1
(3)①甲容器中,0~40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率ν(NO)= molL-1min-1=0.0125molL-1min-1。②由表中甲、乙两容器0~40 min内NO的浓度变化比较可得:T>400;由表中甲、乙两容器NO的平衡浓度比较可得:升高温度,NO转化率降低,故正反应放热,ΔH<0。③丙和甲的温度相同,根据2NO(g) + C(s)
N2(g) + CO2(g),反应前后气体体积不变,相同温度下丙和甲为等效平衡,故丙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半,为0.40mol,所以丙容器达到平衡时,NO的转化率为:
=60%。
(4)因为Kb>Ka1>Ka2,KKh=Kw,所以NH4HCO3溶液中,NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度,故c(NH4+)>c(HCO3-);NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3平衡常数K=
=
=1.25×10-3。
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【题目】现代煤化工产生的H2S是一种重要的工业资源。请回答:
(1)用过量的NaOH吸收H2S,请写出该反应的离子方程式:____________。硫化钠又称臭碱,其溶液盛装在带橡胶塞的试剂瓶中,请用离子方程式解释其溶液呈碱性的原因为:_______。己知:25℃时,H2S的Ka1=1×10-7,Ka2=1×10-12,计算此温度时1mol/LNa2S溶液的pH=____。(结果取整数)
(2)用电解法处理Na2S溶液是处理硫化氢废气的一个重要环节。实验装置如图:
已知阳极的反应为xS2--2(x-1)e-=Sx2-,则阴极的电极反应式是_________,当反应转移nmole-时,产生标准状况下的气休体积为__________________。
(3)H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体。反应原理为:
①COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H=+7kJ/mol
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-42kJ/mol
已知断裂1mol气态分子中的化学键所需能量如下表所示。
分子 | COS | H2 | H2O | CO | H2S | CO2 |
能量/kJ/mol | 1323 | 436 | 926 | X | 678 | 1606 |
计算表中x=____________。
(4)向2L容积不变的密闭容器中充入2molCOS(g),2molH2(g)和2molH2O(g),进行(3)中所述两个反应,其他条件不变,随着温度升高,CO的平衡体积分数增大,解释其原因为_____________。平衡体系中COS的物质的量为1.6mol时,CO的体积分数为5%,则H2O的平衡转化率为______,反应②的平衡常数为______(保留两位有效数字)。