题目内容

3.氨及其盐对农业生产有着重要的意义,也是重要的化工原料.
(1)常温下向V1mL0.1mol/L氨水中逐滴加入V2mL0.1mol/L盐酸,当溶液PH=7时,V1>V2(填“>”、“=”或“<”);当V1:V2=2:1时,溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+).
(2)氨经一系列反应可制得硝酸,其中最重要的一步反应是:
4NH3(g)+5O2(g)$?_{450℃}^{Pa-Rb}$4NO(g)+6H2O(g),△H<0.
在某温度下,向恒容的密闭容器中按物质的量之比为1;2充入NH3和O2,O2的物质的量浓度随时间的变化关系如图1所示.

①若升高反应体系的温度,该反应的平衡常数K减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
②平衡时NO的体积分数为21.05%.
(3)一定条件下,图2所示装置可实现电化学合成氨(气体体积在相同状况下测定).
①电源的正极是A极(填“A”或“B”).
②阴极的电极反应式为N2+6e-+6H+═2NH3
③N2的转化率为$\frac{2a}{3b-2a}$×100%(用a、b表示).

分析 (1)向V1mL0.1mol/L氨水中逐滴加入V2mL0.1mol/L盐酸生成氯化铵,因为氯化铵是强酸弱碱盐,其溶液呈酸性,所以当溶液PH=7时,氨水要过量一些;
当V1:V2=2:1时,反应后溶液为等量的氯化铵和氨水,溶液显碱性,再结合电荷守恒判断铵根离子和氯离子浓度大小;
(2)①根据该反应为放热反应,则升高反应体系的温度,平衡逆向移动,所以该反应的平衡常数K减小;
②应用三段式,平衡时NO的体积分数=$\frac{n(NO)}{n(总)}$进行计算;
(3)根据电解图,右边氮气得电子生成氨气,所以为阴极,则B为负极,A为正极,所以左边为阳极发生氧化反应,据此分析计算;

解答 解:(1)向V1mL0.1mol/L氨水中逐滴加入V2mL0.1mol/L盐酸生成氯化铵,因为氯化铵是强酸弱碱盐,其溶液呈酸性,所以当溶液PH=7时,氨水要过量一些,所以消耗氢氧化钠体积V1>V2
当V1:V2=2:1时,反应后溶液为等量的氯化铵和氨水,溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),再结合电荷守恒得c(NH4+)>C(Cl-),所以溶液中离子浓度大小顺序是cc(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:>;c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+);
(2)①因为该反应为放热反应,则升高反应体系的温度,平衡逆向移动,所以该反应的平衡常数K减小,故答案为:减小;
②由图象可知,氧气开始时浓度为0.3mol/L,平衡时为0.175moL/L,则
4NH3(g)+5O2(g)$?_{450℃}^{Pa-Rb}$4NO(g)+6H2O(g),
开始 0.15  0.3           0       0
反应 0.1   0.125        0.1     0.15
转化0.05   0.175        0.1     0.15
所以平衡时NO的体积分数=$\frac{n(NO)}{n(总)}$=$\frac{0.1}{0.1+0.175+0.05+0.15}$=21.05%,故答案为:21.05%;
(3)①根据电解图,右边氮气得电子生成氨气,所以为阴极,则B为负极,A为正极,故答案为:A;
②根据电解图,右边氮气得电子生成氨气,所以为阴极,反应式为:N2+6e-+6H+═2NH3,故答案为:N2+6e-+6H+═2NH3
③根据电解图,右边氮气得电子生成氨气,所以为阴极,反应式为:N2+6e-+6H+═2NH3,左边为阳极发生氧化反应,反应式为4OH--4e-═O2+2H2O,又阳极生成aL氧气则转移$\frac{a}{22.4}$×4mol=$\frac{a}{5.6}$mol电子,根据得失电子守恒则阴极生成氨气为$\frac{\frac{a}{5.6}}{6}$×2=$\frac{a}{16.8}$mol,所以剩余N2的体积为b-$\frac{a}{16.8}$×22.4=b-$\frac{4}{3}$a;反应消耗的氮气为$\frac{a}{16.8}$×$\frac{1}{2}$×22.4=$\frac{2}{3}$a,则N2的转化率为$\frac{\frac{2}{3}a}{\frac{2}{3}a+b-\frac{4}{3}a}$×100%=$\frac{2a}{3b-2a}$×100%;故答案为:$\frac{2a}{3b-2a}$×100%;

点评 本题考查了溶液中离子浓度的比较,化学平衡的判断与计算以及电解原理的分析应用,电子转移计算应用,掌握基础是关键,题目难度中等.

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(1)方法一:H2S热分解法,反应式为:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)△H

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①△H0,(“>”、“<”或“=”)。

②若985℃时,反应经tmin达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则tmin内反应速率v(H2)=

(用含c、t的代数式表示)。

③请说明随温度的升高,曲线b向曲线a接近的原因:。

(2)方法二:以CaO为吸收体,将生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2。相关主要反应如下:

I:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=+131.0kJ/mol

Ⅱ:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-43kJ/mol

Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s)△H=-178.3kJ/mol

①计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=kJ/mol;

若K1、K2、K3分别为反应I、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数,该平衡常数K=(用K1、K2、K3表示)。

②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),采取以下措施可以提高H2产率的是。(填字母)

A.降低体系的温度

B.压缩容器的体积

C.增加CaO的量

D.选用适当的催化剂

(3)方法三:利用甲醇可以与水蒸气反应制取H2,反应方程式如下:

CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)△H=+49.4kJ/mol

一定温度下,向容积为2L的密闭恒容容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g),达到平衡状态时,吸收热量19.76kJ。则

①达平衡时混合气体的压强是反应前的倍。

②此温度下的该反应的平衡常数是(保留两位有效数字)。

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