题目内容

4．经过德国化学家哈伯、波施等的不懈努力，成功地开发了合成氨的生产工艺．如今世界各国科学家为提高氨的产量，降低能耗做着各种有益的探索．试回答下列问题：
（1）在一定条件下，分别将1molN2和3molH2置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中（两容器起始容积相同）充分反应，二者均达到平衡状态，则两容器中NH3的体积分数是Ⅰ＞Ⅱ（填“＜”“＞”“=”）
（2）若该反应在10L的密闭容器中进行．起始时分别充入1molN2和1mol H2，在不同条件下进行，反
应体系中总压强随时间变化如图1所示．则：
生成NH3的反应速率由大到小的顺序为bca，与实验a相比，c组改变的实验条件是升高温度，
实验b中N2的平衡转化率为30%．
（3）合成氨用的H2可以用CH4为原料制得，有关化学反应的能量变化如图2所示，则CH4（g）和H2O（g）反应产生水煤气的热化学方程式为CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g）△H=+159 kJ/mol．

（4）近年来有人将电磁场直接加在N2和H2反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成NH3，获得了较好的产率，从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是电磁场的作用下氮氮三键更易断裂，降低了反应所需活化能，反应易发生，与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是节能减排，降低了设备要求．

分析 （1）恒压容器相当于恒容容器加压，则平衡正向移动；
（2）根据到达平衡用时的多少可以比较出反应速率的大小；再根据图象中的曲线的变化趋势判断出条件的改变；对于气体来讲，压强之比就等于物质的量之比，进而求得转化率；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（4）根据化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成分析；从温度和压强的角度考虑．

解答 解：（1）已知N2+3H2?2NH3，该反应是气体体积减小的反应，相同温度下，分别将1molN2和3molH2置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中（两容器起始容积相同）充分反应，
恒压容器相当于恒容容器加压，则平衡正向移动，所以恒压容器Ⅰ中NH3的体积分数大于恒容容器Ⅱ，
故答案为：＞；
（2）根据到abc达平衡用时的多少可以比较出反应速率的大小为：b＞c＞a；与a相比，c实验到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，所以是升高温度所导致的，根据压强之比就等于物质的量之比，实验b中N2的平衡转化率为：$\frac{786-550.2}{786}$×100%=30%，
故答案为：bca；升高温度；30%；
（3）由图2可知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-846KJ/mol ①
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-482KJ/mol②
 2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=+564KJ/mol③
将[①×2-②×3-③]×$\frac{1}{2}$可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=[（-846．KJ/mol）×2-（-482KJ/mol ）×3-（+546KJ/mol ）]×$\frac{1}{2}$=+159 kJ/mol，所以CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g）△H=+159 kJ/mol，
故答案为：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g）△H=+159 kJ/mol；
（4）在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行；传统的合成氨的条件是高温、高压，该方法的优点是低温、低压，这样就节约了能源、降低了对设备的要求，
故答案为：电磁场的作用下氮氮三键更易断裂，降低了反应所需活化能，反应易发生；节能减排，降低了设备要求．

点评 本题考查了化学平衡有关知识，注意把握反应的原理，关键是要学生能正确理解影响化学反应速率和化学平衡的因素，试题培养了学生分析问题的能力和解决问题能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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10．现有 A、B、C、D 四种金属，进行如下实验：
①A、B 用导线相连后，同时插入稀硫酸中，A 极为负极；
②C、D 用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由 C→导线→D；
③A、C 相连后，同时浸入稀硫酸，C 极产生大量气泡；
④B、D 相连后，同时浸入稀硫酸中，D 极发生氧化反应． 
则四种金属的活泼性顺序为（　　）
A．A＞B＞C＞DB．C＞A＞D＞BC．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A
11．下列物质中属于有机物的是（　　）
A．甲烷B．二氧化碳C．煤D．碳酸
8．下列溶液中，氯离子浓度最大的是（　　）
A．200mL  1mol/L的NaCl溶液B．150 mL   1mol/L的MgCl2溶液
C．100mL  1mol/L的HCl溶液D．50mL    1mol/L的AlCl3溶液
15．下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是（　　）
A．NH2-CH2-COOH
B．NH2-CH2-CH2OH
C．
D．
9．实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2（反应装置如图1所示）
（1）制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是ACB（填序号）
A．往烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热           
C．往烧瓶中加入浓盐酸
制备反应会因盐酸浓度下降而停止．为测定已分离出过量MnO2后的反应残余液中盐酸的浓度，探究小组提出下列实验方案：
甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量．
乙方案：采用酸碱中和滴定法测定．
丙方案：与已知量CaCO3（过量）反应，称量剩余的CaCO3质量．
丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积．
继而进行下列判断和实验：
（2）判定甲方案不可行，理由是二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰，也会与硝酸银反应．
（3）进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样．
a．量取试样20.00mL，用0.1000mol•L-1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为0.1100mol•L-1
b．平行滴定后获得实验结果．
采用此方案还需查阅资料知道的数据是：Mn2+开始沉淀时的pH．
（4）丙方案的实验发现，剩余固体中含有MnCO3，说明碳酸钙在水中存在沉淀溶解平衡，测定的结果会：偏小（填“偏大”、“偏小”或“准确”）．
（5）进行丁方案实验：装置如图2所示（夹持器具已略去）．
①使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将锌粒转移到残留溶液中．
②反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变．气体体积逐次减小的原因是装置内气体尚未冷至室温（排除仪器和实验操作的影响因素）．
16．某研究小组进行Mg（OH）2沉淀溶解和生成的实验探究．
【查阅资料】25℃时，Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38
【实验探究】向2支均盛有1mL0.1mol/L的MgCl2溶液中分别加入2滴2mol/L　NaOH溶液，制得等量Mg（OH）2沉淀；（1）分别向两支试管中加入不同试剂，记录实验现象如表：
实验编号加入试剂实验现象
Ⅰ2滴 0.1mol/L　FeCl3　溶液①白色沉淀转化为红褐色沉淀
Ⅱ4mL2mol/LNH4Cl溶液②白色沉淀溶解，得无色溶液
（2）测得试管Ⅰ中所得混合溶液pH=6，则溶液中c（Fe3+）=4×10-14mol/L．
（3）同学们猜想实验Ⅱ中沉淀溶解的原因有两种：
猜想1：NH4+结合Mg（OH）2电离出的OH-，使Mg（OH）2的溶解平衡正向移动．
猜想2：NH4Cl水解出来的H+与Mg（OH）2电离出OH-结合成水，使Mg（OH）2的溶解平衡正向移动．
（4）为验证猜想，同学们取少量相同质量的氢氧化镁盛放在两支试管中，一支试管中加入醋酸铵溶液（pH=7），另一支试管中加入NH4Cl和氨水混合液（pH=8），两者沉淀均溶解．
①实验证明猜想正确的是1（填“1“或“2“）．
②验证猜想时，设计实验向氢氧化镁沉淀中加NH4Cl和氨水混合液的理由是做对比分析，pH=8的NH4Cl和氨水混合液中c（H+）很小，可以否定猜想2．
13．下面四种变化中，有一种变化与其他三种变化类型不同的是（　　）
A．CH3CH2OH+CH3COOH　$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O
B．CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O
C．
D．CH3CH2OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH3CH2Br+H2O
14．NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．5.6 g铁粉在0.1mol氯气中充分燃烧，转移电子数为0.3NA
B．2.5mL 16mol•L-1浓硫酸与足量铜反应，转移电子数为0.04NA
C．7.8g Na2S和Na2O2的固体混合物中含有的阴离子数等于0.1NA
D．常温下，5.6 g 铁钉与足量浓硝酸反应，转移的电子数为0.3 NA

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