题目内容

4．农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力．
（1）氮原子最外电子层上有2种能量不同的电子，其原子核外存在2对自旋相反的电子．
（2）一定温度、压强下，氮气和氢气反应生成1mol氨气的过程中能量变化示意图如图1，请写出该反应的热化学反应方程式：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=2（a-b）KJ/mol．（Q的数值用含字母a、b的代数式表示）


（3）如图2表示500℃、60.0MPa条件下，原料气H2和N2的投料比与平衡时NH3体积分数的关系．
①工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因是该温度下催化剂的活性最好．
根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数为14.5%．
②硫化铵晶体与晶体硅相比较，晶体硅的熔点较高，原因是它属于原子晶体，而硫化铵属于离子晶体．
③写出等物质的量浓度等体积的硫酸氢钠与硫化铵溶液反应的离子方程式H++S2-=HS-．

分析 （1）氮原子最外电子层电子排布式为2S22P3，5个电子分布在2S，2P轨道上，共有2种能量不同的电子，氮原子核外电子排布式为1S22S22P3，1S轨道上有1对自旋相反的电子，2S轨道上有1对自旋相反的电子，2P轨道上3个未成对电子；
（2）根据能量变化图，反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能，再根据热化学反应方程式的书写解答；
（3）①氨气的合成是放热的、体积减小的可逆反应，温度高，可以提高反应速率，但平衡逆向移动，同时在该温度下酶的活性最大；
根据图1可知H2与N2的投料比为3，平衡时NH3体积分数为42%，设H2物质的量为3amol，N2物质的量为amol，N2转化的物质的量为x，根据平衡三部曲，利用NH3体积分数计算出各物质的物质的量，从而求出平衡体积分数；
②原子晶体的熔点大于分子晶体；
③硫酸氢钠电离产生氢离子，氢离子能与硫离子反应生成硫氢根离子．

解答 解：（1）氮原子最外电子层电子排布式为2S22P3，共有2种能量不同的电子，分布在2S，2P轨道上，氮原子核外电子排布式为1S22S22P3，1S轨道上有1对自旋相反的电子，2S轨道上有1对自旋相反的电子，2P轨道上3个未成对电子，共有2对自旋相反的电子；
故答案为：2；2；
（2）一定温度、压强下，氮气和氢气反应生成1mol氨气的焓变△H=E1-E2=aKJ/mol-bKJ/mol=（a-b）KJ/mol，所以热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=2（a-b）KJ/mol；
故答案为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=2（a-b）KJ/mol；
（3）①氨气的合成是放热的、体积减小的可逆反应，温度高，可以提高反应速率，但平衡逆向移动，同时在该温度下酶的活性最大，所以工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因是该温度下催化剂的活性最好；
根据图1可知H2与N2的投料比为3，平衡时NH3体积分数为42%，设H2物质的量为3amol，N2物质的量为amol，N2转化的物质的量为x，则
             N2+3H2?2NH3
起始（mol）   a    3a          0 
反应（mol）   x    3x          2x 
平衡（mol）  a-x  3a-3x        2x 
则：$\frac{2x}{a-x+3a-3x+2x}$×100%=42%，解得x=0.592a，则N2的平衡体积分数=$\frac{a-0.592a}{4a-2×0.592a}$×100%=14.5%；
故答案为：该温度下催化剂的活性最好；14.5%；
②硫化铵是离子晶体，晶体硅是分子晶体，而原子晶体的熔点大于分子晶体，所以晶体硅的熔点较高；
故答案为：晶体硅；它属于原子晶体，而硫化铵属于离子晶体；
③硫酸氢钠电离产生氢离子，氢离子能与硫离子反应生成硫氢根离子，离子方程式为：H++S2-=HS-；
故答案为：H++S2-=HS-．

点评 本题考查较为综合，涉及热化学方程式书写、核外电子排布、化学平衡计算、晶体的性质等知识，题目难度中等，注意把握平衡三部曲的计算．

练习册系列答案
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1．铁钉在氯气中被锈蚀为棕黄色物质FeCl3，而在盐酸中生成浅绿色的FeCl2溶液，则在Cl2、Cl-、H+中，具有氧化性的是Cl2、H+其中氧化性强的是Cl2．
15．镁及铁是用途很广的金属材料，某学校研究性学习小组从工业废水（主要含Mg2+、Fe3+、Cl-）中模拟工业生产来提取镁和铁，主要过程如下：回答下列问题
开始沉淀时的pH沉淀完全时的pH
Mg2+9.611.0
Fe3+2.73.7

（1）试剂①可以是AB
A．MgCO3       B．Mg（OH）2C．NaOH           D．NH3•H2O
其目的是使溶液的pH升高，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而分离出去．
（2）图1是该校研究性学习小组设计进行过程③的实验装置图．其中装置A的作用是制备干燥的HCl气体，抑制MgCl2的水解．
（3）为了分析废水中铁元素的含量，先将废水预处理，使铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
①滴定前是否要滴加指示剂？否（填“是”或“否”），请说明理由KMnO4溶液自身可作指示剂．
②下列滴定操作可使测量结果偏大的是ACD．
A．锥形瓶水洗后．用待测液润洗过再装待测液．
B．滴定前读数仰视．滴定后读数俯视．
C．滴定管水洗后．未用标准液洗涤．
D．滴定管装液后尖嘴部位有气泡，滴定后气泡消失
③某同学称取5.000g废水，预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液，移取25.00ml试样溶液，用1.000×10-2mol•L-1KMnO4标准溶液滴定．三次实验的实验数据如下表所示．，则废水中铁元素的质量分数是4.480%．
实验
编号		待测溶液的体积（mL）滴定前标液的
体积读数（mL）		滴定后标液的
体积读数（mL）
120.001.2021.22
220.002.2122.19
320.001.5023.48
12．G是一种新型香料的主要成分之一，其结构中含有三个六元环．G的合成路线如下（部分产物和部分反应条件略去）：

已知：①RCH═CH2+CH2═CHR′$\stackrel{催化剂}{→}$CH2═CH2+RCH═CHR′；
②B中核磁共振氢谱图显示分子中有6种不同环境的氢原子；
③D和F是同系物．
请回答下列问题：
（1）（CH3）2C=CH2的系统命名法名称为2-甲基-1-丙烯．
（2）A→B反应过程中涉及的反应类型依次为取代反应、加成反应．
（3）D分子中含有的含氧官能团名称是醇羟基和羧基，G的结构简式为．
（4）生成E的化学方程式为．
（5）同时满足下列条件：①与FeCl3溶液发生显色反应；②苯环上有两个取代基、含C=O的F的同分异构体有21 种（不包括立体异构）；其中核磁共振氢谱为4组峰、能水解的物质的结构简式为．
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19．下列各组中的两种物质相互反应时，无论哪种过量，都可以用同一个离子方程式表示的组数是（　　）
①亚硫酸钠溶液与稀盐酸     ②偏铝酸钠溶液与盐酸   ③二氧化碳与氢氧化钠溶液
④氯化铝与氨水              ⑤碳酸氢钠溶液与澄清石灰水
⑥碳酸氢钙溶液与澄清石灰水  ⑦苯酚钠溶液中通入二氧化碳．
A．2组B．3组C．4组D．5组
9．下列实验现象的描述错误的是（　　）
A．氢气在氯气中燃烧生成黄绿色烟雾
B．红热的铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体颗粒
C．点燃的硫在氧气中剧烈燃烧，发出蓝紫色火焰
D．钠在空气中燃烧，发出黄色的火焰，生成淡黄色固体
16．某类化学反应可用如下通式表示：A+B═C+D+H2O，特点是两种物质反应生成三种物质，其中有一种物质是水．这些反应都出现在化学必修1课本的第三、第四章里，请同学们仔细回忆并按要求回答问题：
（1）若A、C、D中均含有氯元素，且A中的Cl的化合价介于C和D之间，则A是Cl2，是B氢氧化钠．
（2）若A是紫红色金属，D为红棕色气体，则A是Cu，B是浓硝酸
（3）若C和D均为气体且都能使澄清的石灰水变浑浊，A呈固态，B为液态，则A是碳、B是浓硫酸．
（4）若C是一种碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D是一种固体可作干燥剂（中性），则A、B分别是NH4Cl、Ca（OH）2．
（5）在以上反应中，属于氧化还原反应的是（1）（2）（3）[选填（1）（2）（3）（4）]．
13．已知，还原性HSO3-＞Cl-，氧化性ClO3-＞Cl2．
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实验Ⅱ：在一定量的KClO3溶液中逐滴加NaHSO3溶液至过量，下列说法正确的是（　　）
A．实验Ⅰ中溶液的酸性不断增强
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C．在实验Ⅰ的过程中，若NaHSO3初始量为3mol，当溶液中Cl-与Cl2的物质的量之比为5：2时，氧化产物为3.2mol
D．试验Ⅱ反应结束后，加入碘化钾溶液，溶液呈蓝色
14．下列有关糖的说法错误的是（　　）
A．纤维素没有甜味B．糖都能水解
C．淀粉是一种天然高分子化合物D．糖类是人体内能量的主要来源之一

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