题目内容

大约100年前，德国化学家哈伯（F．Haber）开始研究由氮气和氢气合成氨．一种工业合成氨的简易流程图如图1如下：

（1）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS．一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：
 
．
（2）工业上可用组成为K2O?M2O3?2RO2?nH2O的无机材料纯化含某些杂质的原料氢气．
已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27．R原子核外电子有
 
种不同运动状态，最外层的p电子有
 
种自旋方向．
（3）常温下，不能与M单质发生反应的是
 
（填序号）
a．CuSO4溶液 b．Fe2O3c．浓硫酸 d．NaOH溶液 e．Na2CO3固体
步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）-206.4kJ
②CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）+41.2kJ．
（4）对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是
 
．
a．升高温度　　　　　　 　b．增大水蒸气浓度
c．加入催化剂d．降低压强．
（5）利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量．若1mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为
 
．
（6）依据温度对合成氨反应的影响，在如图2坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图．
考点：工业合成氨
专题：化学应用
分析：（1）H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS，一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，反应过程中生成一水合氨，依据原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式；
（2）M为+3价，R为+4价，均为第三周期元素，则M为Al，R为Si，Si的质子数为14，不同电子运动状态不同，最外层电子排布图为：3s23p2，所以3p轨道电子自旋方向相同；
（3）M为Al具有还原性，能与具有氧化性的物质发生反应；
（4）反应①是气体体积增大的吸热反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，说明平衡正向进行，又能加快反应速率，说明影响反应速率的条件可以是升温、加压、增大浓度等，分析反应特征可知反应正向进行且反应速率增大的只有升温平衡向吸热反应进行，平衡正向进行反应速率增大，依据平衡移动原理和影响反应速率因素分析判断；
（5）依据化学平衡三段式列式计算，转化率=
消耗量
起始量
×100%计算；
（6）合成氨的反应是放热反应，开始反应，氨气物质的量增大，达到平衡状态，继续升温，平衡逆向进行，氨气物质的量减小，据此画出变化图象．
解答： 解：（1）H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS，一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，反应过程中生成一水合氨，依据原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为：2NH4HS+O2
 一定条件 
.
 
2NH3?H2O+2S；
故答案为：2NH4HS+O2
 一定条件 
.
 
2NH3?H2O+2S↓；
（2）①M为+3价，R为+4价，均为第三周期元素，
则M为Al，R为Si，Si的质子数为14，核外有3个电子层，最外层有4个电子，Si的质子数为14，不同电子运动状态不同，最外层电子排布图为：3s23p2，所以3p轨道电子自旋方向相同，故答案为：14；一；
（3）M为Al具有还原性，能与具有氧化性的物质发生反应，如a、c，还能与d中NaOH溶液反应生成氢气，而高温下与氧化铁反应，与碳酸钠不反应，故答案为：be；
（4）反应①CH4（g）+H2O（g）?CO2（g）+3H2（g）△H=+206.4 kJ?mol-1，是气体体积增大的吸热反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，说明平衡正向进行，又能加快反应速率，说明影响反应速率的条件可以是升温、加压、增大浓度等，分析反应特征可知反应正向进行且反应速率增大的只有升温平衡向吸热反应进行，平衡正向进行反应速率增大；
a．反应是吸热反应，升高温度，反应速率增大，平衡正向进行，平衡体系中H2百分含量增大，故a符合；
b．增大水蒸气浓度，平衡正向进行，反应速率增大，但平衡体系中H2百分含量不一定增大，故b不符合；
c．加入催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，反应速率增大，氢气百分含量不变，故c不符合；
d．降低压强，反应速率减小，平衡逆向进行，氢气百分含量减小，故d不符合；
故选a；
（5）利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量，若1mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）中 CO为0.2mol，H2的物质的量为0.8mol，与H2O反应，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体，依据反应前后气体体积不变，增加的部分应该是起始的水蒸气的物质的量为0.18mol，设转化的一氧化碳的物质的量为x，依据化学平衡三段式列式计算
            CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2 kJ?mol-1
起始量（mol） 0.2  0.18+x      0      0.8
变化量（mol） x       x        x      x
平衡量（mol）0.2-x   0.18      x      x+0.8
则0.2-x+x+x+0.8=1.18
x=0.18
则CO转化率为
0.18mol
0.2mol
×100%=90%，故答案为：90%；
（6）合成氨的反应是放热反应，开始反应，氨气物质的量增大，达到平衡状态，继续升温，平衡逆向进行，氨气物质的量减小，画出的图象为：
；
故答案为：．
点评：本题考查了化学平衡影响因素分析，平衡计算应用，注意反应特征的计算应用，图象绘制，掌握基础是关键，题目难度较大；
练习册系列答案
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下列各物质中，不满足下图一步转化关系的选项是（　　）
选项XYZ
ANa2O2NaOHNa2CO3
BH2SO4SO2SO3
CH2SiO3SiO2Na2SiO3
DC2H5BrCH2=CH2C2H5OH
A、AB、BC、CD、D
下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A、Fe3O4与稀硝酸反应：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O
B、Na2S溶液呈碱性：S2-+H2O?HS-+OH-
C、用惰性电极电解饱和氯化钠溶液：2Cl-+2H+
 通电 
.
 
 H2↑+Cl2↑
D、Ca（HCO3）2与过量Ca（OH）2溶液反应：Ca2++2HCO3-+2OH-=CaCO3↓+CO32-+2H2O
如图所示的装置中发生反应2A2（g）+B2（g）?2C（g）△H=-a kJ/mol（a＞0），已知P是可自由滑动的活塞．在相同温度时关闭K，向A、B容器中分别充入2mol A2和1mol B2，两容器分别在500℃时达平衡，A中C的浓度为w1 mol/L，放出热量b kJ，B中C的浓度为w2 mol/L，放出热量c kJ．请回答下列问题：

（1）此反应的平衡常数表达式为
 
．
（2）a、b、c由大到小的关系为
 
．
（3）若让A、B体积相等且固定P，在B中改充入4mol A2和2mol B2，在500℃时达平衡后C的浓度为w3 mol/L，则w1、w3的关系为
 
．
（4）能说明A中已达到平衡状态的是
 
（填序号，有一个或多个选项符合题意）．
a．v（C）=2v（B2）
b．容器内气体压强保持不变
c．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
d．容器内的气体密度保持不变
（5）使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是
 
．
a．及时分离出C气体
b．适当升高温度
c．增大B2的浓度
d．选择高效的催化剂．
已知A和B两只试管的溶液中含有K+、Ag+、Mg2+、Cl-、NO3-、OH-六种离子，向A试管中滴加酚酞溶液呈红色．请回答下列问题：
（1）A试管的溶液中含有上述离子有
 
；若向A溶液中加入铝片写出该化学反应的离子方程式
 
；
（2）向某试管中滴加稀盐酸产生白色沉淀，则该试管为
 
（填A或B）；
（3）若将试管A和试管B的溶液按一定的体积比混合过滤后，蒸干可得到-种纯净物，则混合过程中发生反应的离子方程式
 
、
 
；
（4）若向试管A的溶液中的阳离子组成的碳酸氢盐溶液中，分别滴加盐酸和少量Ba（OH）2，则反应的离子方程式分别为
 
、
 
．
某单烯烃A相对分子质量为84，其分子中只有一种类型的氢原子（一元取代物只有一种）．则A的分子式为
 
，A的结构简式为
 
；用系统命名法命名为
 
．A中的碳原子是否都处于同一平面？
 
（填“是”或者“不 是”）．
现有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K+、NH4+、Ba2+、CO32-、Cl-、SO42--．现取两份200mL溶液进行如下实验：①第一份加足量NaOH溶液，加热，收集到气体1.36g；②第二份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀12.54g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g．根据上述实验，以下推测正确的是（　　）
A、一定存在K+、NH4+、CO32-、SO42-，一定不存在Ba2+、Cl-
B、一定存在NH4+、Cl-、CO32-、SO42-，可能存在K+
C、c（SO42-）=0.2mol?L-1，c（NH4+）＞c（SO42-）
D、如果溶液中存在NH4+、Cl-、CO32-、SO42-、K+五种离子，则c（K+）＞0.2mol?L-1
a、已知水在25℃和100℃时，其电离平衡曲线如图1：
（1）100℃时，水的电离平衡曲线应为
 
（填“A”或“B”）
（2）该温度下水的离子积为
 

b、25℃时，向1L 1mol?L-1CH3COOH溶液中加入0.1mol?L-1 CH3COONa固体，
（3）则醋酸的电离平衡向
 
 （填“正”或“逆”）反应方向移动；溶液中
c(CH3COO-)c(H+)
c(CH3COOH)
的值
 
（填“增大”、“减小”或“不变”）
  c、25℃时，在0.1mol/L醋酸溶液中，对醋酸的电离平衡CH3COOH?CH3COO-+H+进行分析：（从“增大”、“减小”、“不变”、“正”、“逆”中选择填充第（3）小题）
（4）当向该溶液中加水，则平衡向
 
反应方向移动；溶液的n（H+）
 
；溶液的c（H+）
 
．
（5）已知25℃，电离平衡常数K=1.75×10-5 
1.75
=1.32，该温度下溶液中的c（CH3COO-）=
 
 mol?L-1
（6）请在图2中画出加水稀释后该醋酸溶液pH变化示意图：
印刷电路板是由塑料和铜箔复合而成，刻制印刷电路时要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”溶解铜．
（1）写出该反应的离子方程式：
 
；
（2）从使用过的腐蚀液中可以回收金属铜，下列试剂能实现的是
 
（填序号）
A．氯气       B．铁       C．硝酸       D．稀硫酸
（3）向使用过的腐蚀液中通入Cl2，可使Fe2+转化为Fe3+，写出反应的离子方程式
 
．

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