题目内容

氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料，也是一种常用的制冷剂。
(1) 实验室制备氨气的化学反应方程式为_________。
(2) 工业合成氨的反应方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H。下图I是合成氨反应的能量与反应过程相关图（未使用催化剂）；图D是合成気反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图。

下列说法正确的是_______。
A．ΔH＝－92.4kJ/mol
B．使用催化剂会使E1的数值增大
C．为了提高转化率，工业生产中反应的浓度越低越好
D．图II是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且PA<PB
E.图II是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且TA>TB；
F.该反应的平銜常数KA<KB
G.在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为mol/(L·min)
(3) —定温度下，向一个容积为2 L的密闭容器中通入2 mol N2和7 mol H2，达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍，则此温度下的平衡常数为_______。在同一温度，同一容器中，将起始物质改为amol N2  b molH2   c mol NH3 (a,b,c均不为零）欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a,b,c满足的关系为_____________(用含a,b,c的表达式表示），且欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是_______
(4)已知H2(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol，试写出表示NH3(g)燃烧热的热化学反应方程式_____。以氨气为燃料可以设计制氨燃料电池（电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液）该电池负极电极反应式为_______经測定，该电作过程中每放出1molN2实际提供460kJ的电能，则该燃料电池的实际效率为_____(燃料电池的实标效率是指电池实际提供的电能占燃料电池反应所能释放出的全部能量的百分数)
（1）2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O（2分）  （2）AEFG （2分）
（3）0.25L2·mol－2（2分，平衡常数不带单位也给分）；
a＋0.5c＝2、b＋1.5c＝7（2分）；2＜c＜4（2分）
（4）NH3(g)＋O2(g)＝H2O(l)＋N2(g) △H＝－382.5kJ/mol（2分）
2NH3－6e－＋6OH－＝6H2O＋N2（2分）    60.1%（1分）

试题分析：(1)实验室制备氨气的化学反应方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
（2）根据图像I可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此该反应是放热反应，所以ΔH＝312.4kJ/mol=404.8kJ/mol＝－92.4kJ/mol，A正确；催化剂降低反应的活化能，所以使用催化剂会使E1的数值增大，B不正确；为了提高转化率，工业生产中反应的浓度并不是越低越好，C不正确；根据图像Ⅱ可知，曲线A首先达到平衡状态，这说明曲线A的反应速率快。但平衡时曲线A表示的氨气物质的量低，由于正方应是体积减小的放热的可逆反应，所以曲线Ⅱ中表示的条件是升高温度，所以选项D不正确，E正确；升高温度平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数减小，因此选项F正确。根据图像Ⅱ可知，反应进行到t1时，可逆反应达到平衡状态，此时生成氨气的物质的量是n1mol，所以消耗氮气的物质的量是2n1mol，所以在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为mol/(L·min)，G正确，答案选AEFG。
（3）             N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始浓度（mol/L）  1      3.5         0
转化浓度（mol/L）  x      3x          2x
平衡浓度（mol/L） 1－x  3.5－3x       2x
达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍
所以×4.5＝1－x＋3.5－3x＋2x
解得x＝0.5
所以该温度下可逆反应的平衡常数K＝＝＝0.25L2·mol－2
对于恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同即可，据此可知欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a,b,c满足的关系为a＋0.5c＝2、b＋1.5c＝7。由于平衡时氨气的物质的量是2mol，所以要欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是c＞2。当起始时反应物的物质的量为0时，氨气的物质的量最大，所以根据a＋0.5c＝2、b＋1.5c＝7可知，c＝4或4.7，因此c的取值范围是2＜c＜4。
（3）H2(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol，则氢气燃烧的热化学方程式是H2(g)＋0.5O2(g)＝H2O(l) △H＝－285.8 kJ/mol…①，所以根据N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＝－92.4kJ/mol…②可知，②÷2－①×即得到热化学方程式NH3(g)＋O2(g)＝H2O(l)＋N2(g) △H＝－382.5kJ/mol。原电池负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。所以在该燃料电池中氨气失去电子，在负极通入，其电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－＝6H2O＋N2。根热化学方程式可知，每生成1molN2放出765kJ能量，而实际提供460kJ的电能，所以该燃料电池的实际效率为×100%＝60.1%。
练习册系列答案
相关题目
完成下列热化学方程式（化学方程式、电极反应式、表达式等）的书写：
（1）已知：2Cu(s)＋1/2O2(g)=Cu2O(s)；△H=-169kJ·mol-1，
C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)；△H=-110.5kJ·mol-1，
Cu(s)＋1/2O2(g)=CuO(s)；△H=-157kJ·mol-1
用炭粉在高温条件下还原CuO生成Cu2O的热化学方程式是：                
（2）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，写出该反应的化学平衡常数表达式：             
（3）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：           。
（4）铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的电池反应方程式为                     。
（5）“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，该电池反应的总反应方程式为_______________。

（6）工业上电解熔融氯化钠的方程式为                                        。
SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中存在S-F键。已知S8(s)的分子结构模型（如图），断裂1molS—S、1molF—F 、1molS—F键需吸收的能量分别为280kJ 、160kJ、330kJ.则：的反应热ΔH为 （    ）
A．-1780kJ·mol－1B．-1220kJ·mol－1C．-450kJ·mol－1D．+430kJ·mol－1
二甲醚是—种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。
请回答下列问题：
（1）煤的气化的主要化学反应方程式为_______________________________________。
（2）煤的气化过程中产生的有害气体用溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的
化学方程式为__________________________________________________________。
（3）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）；△H=-90.8kJ·mol－1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）；△H=-23.5kJ·mol－1
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）；△H=-41.3kJ·mol－1
总反应：3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=             ；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是
________________（填字母代号）。
a．高温b．加入催化剂c．减少CO2的浓度d．增加CO的浓度e．分离出二甲醚
（4）已知反应②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O(g)某温度下的平衡常数为400。
此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/（mol?L）
0.44
0.6
0.6
①比时正、逆反应速率的大小：_______（填“>”、“<”或“=”）。
②若加入CH3OH后，经l0min反应达到平衡，此时c(CH3OH)=__________；该时
间内反应速率v(CH3OH)=__________________。
已知: （1）NH3(g）+HCl(g)=NH4Cl(s); △H1=-76kJ·mol－1
（2）NH3(g）+H2O(l)=NH3·H2O(aq); △H2=-35.1kJ·mol－1
（3）HCl(g）+HCl (aq); △H3=-72.3kJ·mol－1
（4）HCl (aq) NH3·H2O(aq) =NH4Cl(aq）+H2O(l); △H4=-52.3kJ·mol－1
（5）NH4Cl(s）=NH2Cl(aq); △H5=?
根据盖斯定律,则（5）方程式中的反应热△H5为
A．-335.7 kJ·mol－1B．-16.3 kJ·mol－1
C．+16.3 kJ·mol－1D．-83.7 kJ·mol－1
某废水处理厂处理废水中NH+的过程如下：
①NH4+(aq)+ O2(g)=HNO2(aq)+H+(aq)+H2O(1)   ΔH="-b" KJ/mol
②2HNO2(aq)+O2(g)=2NO3-(aq)+2H+   ΔH=-aKJ/mol
下列叙述正确的是(  )
A．将NH4+转化为NO3-的热化学方程式可表示为：
NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(1)ΔH=-(b+)KJ/mol
B．在上述两次转化过程中，废水的酸性先增大然后逐渐减弱
C．常温下，若HNO3溶液中c(H+)="0.1" mol·L-1，则该溶液的pH>1
D．若上述两次转化完全，不考虑其它杂质离子的存在，则：c(NH4+)+c(OH-)=c(NO3-)+c(H+)
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质和化合物在工农业生产、生活中有重要用途。
（1）根据右下能量变化示意图：

写出CO和NO2反应生成NO和CO2的热化学方程式                     
（2）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g)  ΔH<0，
其平衡常数K与温度T的关系如下表，试判断K1      K2（填“>”、“=”或“<”）
T /K
298
398
平衡常数K
K1
K2
 
（3）下列各项能说明该反应达到平衡状态的是       （填字母序号）
a． v(H2)正="3" v(N2)逆
b． 容器内压强保持不变
c． 容器中混合气体的密度保持不变
d.： N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
（4）氨气极易溶于水,常用下图实验来验证,在标准状况下,烧瓶中的氨水使酚酞变红。

请回答：                                                  
①用化学用语说明所得氨水能使酚酞变红的原因               。
②250C时，将一定量的氨水与盐酸混合后pH=7，测该混合溶液中c(Cl-)与c(NH4+)关系为         （填字母序号）
a．c(Cl-)﹥c(NH4+)    b．c(Cl-)﹦c(NH4+)
c． c(Cl-)﹤c(NH4+)     d.无法判断
化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
（1）合成氨用的氢气有多种制取方法：请你写出用C制备水煤气的化学反应方程式    。还可以由天然气或重油制取氢气：CH4＋H2O(g) 高温催化剂CO＋3H2；比较以上两种方法转移6mol电子时，C和CH4的质量之比是        。
（2）工业生产可以用NH3（g）与CO2（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为                  。
（3）已知反应Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g） △H＝akJ/mol。测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

①该反应的化学平衡常数表达式K=     ，a    0（填“>”、“<”或“：”）。在500℃2L密闭容器中进行反应，Fe和CO2的起始量均为4 mol，则5min后达到平街时CO2的转化率为   ，生成CO的平均速率v（CO）为    。
②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有   （填字母）。
A．缩小反应器容积B．增加Fe的物质的量
C．升高温度到900℃D．使用合适的催化剂
黄铁矿（主要成分为FeS2）是工业制取硫酸的重要原料，其燃烧产物为SO2和Fe2O3。
（1）已知1g FeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，则表示FeS2完全燃烧反应的热化学方程式为：
______________________________________________________________。
（2）将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中，反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 在一定条件下达到平衡，测得c(SO3)=0.040mol/L。则该条件下反应的平衡常数K的数值为___________,SO2的平衡转化率为__________。
（3）当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是      。（填字母）
A．向平衡混合物中充入ArB．向平衡混合物中充入O2
C．改变反应的催化剂D．降低反应的温度
（4）反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)  △H<0 ， SO2的转化率在起始温度T1=673K下随反应时间（t）的变化如下图，其他条件不变，仅改变起始温度为T2=723K，请在图中画出温度T2下SO2的转化率随反应时间变化的预期结果示意图。

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