题目内容
【题目】汽车尾气中含有上百种化合物,污染物中以NO为主。请回答下列与NO相关的问题:
(1)汽车发动机工作时燃料燃烧会使氮气转化为NO。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+akJ·mol-1。NO中氮氧键键能为b kJ·mol-1、O=O键能为 c kJ·mol-1。
计算N_N的键能为____________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)NO和CO在一定温度和催化剂的条件下可发生反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) △H=-538 kJ·mol-1。
一定温度下,向体积为2L的密闭容器中充入一定量的NO和CO,发生上述反应。反应过程中测定的部分数据见下表:
时间/min | n(NO)/mol | n(CO)/mol | n(N2)/mol | n(CO2)/mol |
0 | 0.100 | 0.200 | 0 | 0 |
4 | 0.020 | |||
6 | 0.050 | |||
8 | 0.025 |
①反应在0~4 min内的平均速率v(CO)=_____________。
②下列叙述中,能说明反应已达到平衡的是____________。
a.NO的消耗速率和CO2的生成速率相等 b.容器内的压强不再变化
c.混合气体的密度不再变化 d.N2的百分含量不再变化
③计算该温度下的平衝常数K=____________。
④8min时,其他条件不变,向该反应容器中再通入0.05molNO和0.100CO,重新达到平衡时混合气体中N2的百分含量将____________(填“减小”、“增大”或“不变” )。
(3)工业上采用电解NO的方法制备NH4NO3,其工作原理如图。X、Y皆为Pt电极,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充NH3。
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①Y电极上的电极反应式为_______________________________。
②若X电极上有11.2L(已换算成标准状况)NO发生反应,则生成NH4NO3的质量为____________g。
【答案】 (2b +a-c) 0.005mol·L-1.min-1 b d 2.2 L/mol 增大 NO -3e-+ 2H2O == NO3-+ 4H+ 66.7g
【解析】(1)根据NO、O2分子中化学键的键能分别是bkJmol-1、ckJmol-1以及反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+akJmol-1,可设N2分子中化学键的键能为X,则有:xkJmol-1+ckJmol-1-2b=akJmol-1,得:X=(a+2b-c)kJmol-1;
(2)①反应在0~4 min内的平均速率v(CO)=2v(N2)=2×
=0.005mol·L-1.min-1;
②a.NO的消耗速率和CO2的生成速率均为正反应速率,无法判断平衡状态,故a错误;b.容器体积不变,混合气体的物质的量不确定,现压强不再变化说明总物质的量一定,是平衡状态,故b正确;c.质量和体积始终不变,混合气体的密度始终不变,无法判断是平衡状态,故c错误;d.N2的百分含量不再变化,量一定,是平衡状态,故d正确;答案为bd;
③反应进行到6min时CO2的物质的量为0.05mol,此时N2的物质的量为0.025mol,与8min时N2的物质的量相同,即6min时反应达到平衡,平衡状态中NO的物质的量为0.100mol-0.050mol=0.050mol、CO的物质的量为0.200mol-0.050mol=0.150mol,该温度下的平衝常数K=
=2.2;
④8min时,其他条件不变,向该反应容器中再通入0.05molNO和0.100CO,平衡正向移动,重新达到平衡时混合气体中N2的百分含量将增大;
(3)①电解NO制备NH4NO3,由图可知阳极Y发生的反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+;
②阴极X极反应为:NO+5e-+6H+=NH4++H2O,阳极Y发生的反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,从两极反应可看出,要使得失电子守恒,阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量,总反应方程式为:8NO+7H2O
3NH4NO3+2HNO3,当补充氨气,最终全部生成硝酸铵,即8NO+7H2O+2NH3
5NH4NO3,当X电极上有11.2L即0.5molNO发生反应,根据电子守恒可知阳极发生反应的NO的物质的量为0.5mol×
=
mol,实际参加反应的NO的物质的量为(0.5+
)mol=
mol,生成NH4NO3的物质的量为0.5mol×
,质量为
mol×
×80g/mol=66.7g。
【题目】某制药厂利用C2H4、水杨酸以及C4H8合成一种药物K,其合成路线设计如下:
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D能与NaHCO3溶液作用生成气体,遇FeCl3溶液不显紫色;G无酸性,H、I有酸性。
(1)上述过程中属于取代反应的是_____________________;
(2)C结构中官能团的电子式为_______________,E的结构简式为__________________________;
(3)反应⑦的化学方程式为______________________________________________;
(4)D与足量NaOH溶液共热的化学方程式为_________________________________________________________;
(5)I的属于链状酯类化合物的同分异构体共有_________种(不考虑立体异构)。