题目内容
氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题:![]()
(1)图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0,)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1(c>0)
请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________;
(2)图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时,N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示)。已知三个条件下起始加入浓度均为:c(N2)=0.1mol·L-1,c(H2)=0.3mol·L-1;合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0
①计算在a达平衡时H2的转化率为______;
②由图2可知,b、c各有一个条件与a不同,则c的条件改变可能是______;
试写出判断b与a条件不同的理由____________;
(3)利用图2中c条件下合成氨(容积固定)。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:![]()
①试确定K1的相对大小,K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”)
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母)。
A.容器内NH3的浓度保持不变 B.2v(N2)(正)=v(H2)(逆)
C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变
(4)①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。
②250C时,将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后,所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是
A.[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
B.[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+]
C.[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-]
D.[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-]
(12分)
(1)4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)△H=-(2b+c-2a)kJ·mol(2分)
或4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)△H=(2a-2b-c)kJ·mol等
(2)①40%(2分)
②升高温度(1分);因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间,但化学平衡不移动,所以b、a两条件下达到平衡是N2的浓度相同(或其他合理答案)(2分)。
(3)<(1分);AC(2分);
(4)①NH+4+H2O=NH3·H2O+H+(2分)
②BC(2分)
解析试题分析:。
(1)根据题干信息可以得到:①式NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-(b-a)kJ·mol,结合②式:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1(c>0),由①×2+②得CO将NO2还原至N2时的热化学方程式:4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)△H=-(2b+c-2a)kJ·mol
(2)①平衡时氮气的浓度为0.06mol/L,转化的量为0.04mol/L,根据计量数之比H2转化的量为0.12mol/L,H2的转化率为0.12mol/L÷0.30mol/L×100%=40%;②升高温度合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0为放热反应,氮气的转化率下降,缩短了到达平衡的时间,有可能。因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间,但化学平衡不移动,所以b、a两条件下达到平衡使N2的浓度相同。
(3)①合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K会减小;②平衡时,各物质的量不变,所以A.容器内NH3的浓度保持不变,正确。C.容器内压强保持不变,正确。B.3v(N2)(正)=v(H2)(逆),错误。D.由于是恒容容器,总质量、总体积均不变,混合气体的密度保持不变,错误。
(4)①NH4Cl的水解:NH4++H2O=NH3·H2O+H+;②,由x+y=14,氨水少量电离的OH-能与硫酸完全电离出的H+,说明氨水要远多于硫酸,等体积混合后溶液一定呈碱性[H+]<[OH-],结合电荷守恒式:
[NH4+]+[H+]=[OH-]+2[SO42-],可知BC正确。
考点:本题盖斯定律、化学平衡的特征、移动、常数,以及电解质溶液知识。
尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,在工农业生产中有着非常重要的地位。
(1)工业上合成尿素的反应如下:
2NH3(l)+CO2(g)
H2O(l)+H2NCONH2(l) △H=-103.7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是
| A.采用高温 |
| B.采用高压 |
| C.寻找更高效的催化剂 |
| D.减小体系内CO2浓度 |
第一步:2NH3(l)+CO2(g)
第二步:H2NCOONH4(l)
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图I所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定,总反应进行到 min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上图II所示,则△H2 0(填“>” “<” 或 “=”)
(3)在温度70-95℃时,工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应,化学方程式为
②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g).△H=180.6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92.4 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6 kJ·mol-1
则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H= kJ·mol-1
(4)尿素燃料电池结构如上图III所示。其工作时负极电极反应式
可表示为 。
甲醇是一种常用的燃料,工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。
(1)已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(1)的燃烧热△H分别为:-283.0kJ/mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol,则CO合成甲醇的热化学方程式为: 。
(2)在恒容密闭容器中CO与H2发生反应生成甲醇,各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示(开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同): ![]()
①下列说法正确的是
| A.起始时n(H2)为1.7mol |
| B.当容器内压强恒定时,说明反应达到平衡状态 |
| C.4分钟时,改变的条件是升高温度 |
| D.7分钟时,v(CO)=v(CH3OH) |
③在3min时该反应的平衡常数K= (计算结果)
④在图中画出8~12min之间c(CH3OH)曲线
(2)2009年,中国在甲醇燃料电池技术上获得突破,组装了自呼吸电池及主动式电堆,其装置原理如图甲。
①该电池的负极反应式为: 。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置,两极分别为铝制品和石墨。
M电极的材料是 ,该铝制品表面“钝化”时的反应式为: 。