题目内容

14．“无论从经济的发展还是人类的进步而言，合成氨的发明都是本世纪科学领域中最辉煌的成就之一．”图1是与NH3相关的工业过程示意图．

已知CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-890kJ•mol-1
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-571.6kJ•mol-1
（1）请写出CH4（g）与O2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学反应方程式2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-70.8kJ/mol．
（2）在生产过程中，会涉及H2和CO2的分离．你认为可取的方法是c（填序号）．
a．在加压条件下用水吸收CO2 b．用NaOH溶液吸收CO2 c．加压，使CO2液化
（3）合成尿素的反应是分作两步进行的：
①CO2（g）+2NH3（g）═H2NCOONH4（aq） （氨基甲酸铵）△H=-159.47kJ•mol-1
②H2NCOONH4（aq）═CO（NH2）2（aq）+H2O（l）△H=﹢28.49kJ•mol-1
在生产条件下，单位时间内获得尿素的产量与压强和n（NH3）：n（CO2）的关系如图2所示．生产过程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比为2：1，而实际生产条件下，往往使n（NH3）：n（CO2）≥3，这是因为有利于提高CO2的转化率，因为NH3极易溶于水、便于分离、回收利用．在得到的尿素溶液中会含有少量的氨基甲酸铵，除去这种杂质最简便的方法是加热．
（4）将氨分为两部分，一部分经逐级氧化吸收转化为硝酸，另一部分又与HNO3反应生成NH4NO3．若HNO3与NH3的反应是完全的，有标准状况下50LNH3经上述反应过程生成84g NH4NO3．则NH3逐级转化为HNO3的转化率为89%．

分析 （1）①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-890kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-571.6kJ/mol，
根据盖斯定律，CH4（g）与O2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学反应方程式为：①×2-②-③×2，据此计算；
（2）能分离二氧化碳和氢气，不能将其中气体消耗掉，且不引入新的杂质，据此分析；
（3）根据图象分析生产过程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比；结合二氧化碳的溶解性分析实际生产往往使n（NH3）：n（CO2）≥3；根据氨基甲酸铵的平衡移动分析；
（4）根据有标准状况下50LNH3即$\frac{50}{22.4}$=2.23mol，经上述反应过程生成84g NH4NO3即$\frac{84}{80}$=1.05mol，所以生成硝酸铵的氨气和硝酸各1.05mol，而硝酸又是由剩余的氨气生成的，所以2.23mol-1.05mol=1.18mol氨气生成1.05mol的硝酸，据此计算分析．

解答 解：（1）①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-890kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-571.6kJ/mol，
根据盖斯定律，CH4（g）与O2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学反应方程式为：①×2-②-③×2
即2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-70.8kJ/mol，
故答案为：2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-70.8kJ/mol；
（2）a．因为二氧化碳在水中的溶解性比较小，所以不可用水吸收，故错误；
b．用NaOH溶液吸收CO2，会引入新的杂质，故错误；
c．加压，使CO2液化，分离出氢气，故正确；
故答案为：c；
（3）根据图象分析生产过程中n（NH3）：n（CO2）的最佳配比为2：1；因为二氧化碳的溶解性比较小，所以实际生产往往要增大氨气的量，有利于提高CO2的转化率；因为CO2（g）+2NH3（g）?H2NCOONH4（aq）△H=-159.47kJ/mol，所以除去这种杂质最简便的方法是加入升温，使平衡逆向移动；
故答案为：2：1；有利于提高CO2的转化率，因为NH3极易溶于水，便于分离、回收利用；加热；
（4）根据有标准状况下50LNH3即$\frac{50}{22.4}$=2.23mol，经上述反应过程生成84g NH4NO3即$\frac{84}{80}$=1.05mol，所以生成硝酸铵的氨气和硝酸各1.05mol，而硝酸又是由剩余的氨气生成的，所以2.23mol-1.05mol=1.18mol氨气生成1.05mol的硝酸，根据氮守恒则NH3～HNO3，所以NH3转化为HNO3的转化率$\frac{1.05mol}{1.18mol}$×100%=89%，
故答案为：89%．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、影响化学平衡的因素、物质的量浓度变化随时间变化的曲线，题目难度中等，注意掌握影响化学平衡的因素、化学平衡的计算，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
相关题目
6．能影响水的电离平衡，并使溶液中c（OH -）＞c（H+）操作是（　　）
A．加入NaHCO3晶体B．加入NaNO3晶体
C．加入NaHSO4晶体D．加入NH4Al（SO4）2晶体
7．蓄电池是一种反复充电、放电的装置．有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下：NiO2+Fe+2H2O$?_{充电}^{放电}$Fe（OH）2+Ni（OH）2．
（1）此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的负极连接，电极反应式为Fe（OH）2+2e-═Fe+2OH-．
（2）以铜为电极，用此蓄电池作电源，电解以下溶液，开始阶段发生反应：Cu+2H2O═Cu（OH）2+H2↑的有BCE．
A．稀H2SO4　　　B．NaOH溶液　　C．Na2SO4溶液  D．CuSO4溶液  E．NaCl溶液
（3）假如用此蓄电池电解以下溶液（电解池两极均为惰性电极），工作一段时间后，蓄电池内部消耗了0.36g水．试回答下列问题：
①电解足量N（NO3）x溶液时某一电极析出了a g金属N，则金属N的相对原子质量R的计算公式为R=50ax（用含a、x的代数式表示）．
②电解含有0.1mol•L-1的CuSO4溶液100mL，阳极产生标准状况下的气体体积为0.112L；将电解后的溶液加水稀释至2L，溶液的pH=2．
（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、CH4为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池．已知该熔融盐电池的负极的电极反应是：CH4-8e-+4CO${\;}_{3}^{2-}$═5CO2+2H2O，则正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32- （或2O2+4CO2+8e-=4CO32-）．
（5）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：
已知：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-a kJ•mol-1；
CH3OH（g）═CH3OH（l）△H=-b kJ•mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-c kJ•mol-1；
H2O（g）═H2O（l）△H=-d kJ•mol-1．
则表示CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol-1．
2．苯乙烯是重要的基础有机化工原料．工业中以乙苯（C6H5-CH2CH3）为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯（C6H5-CH=CH2）的反应方程式为：C6H5-CH2CH3（g）?C6H5-CH=CH2（g）+H2（g）△H1=+125kJ•mol-1
（1）向体积为VL的密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系组成（物质的量分数）与温度的关系如图1所示：

600℃时，由图1可知：
①氢气的物质的量分数为25%．
②此温度下该反应的平衡常数$\frac{a}{6V}$．
（2）分析上述平衡体系组成与温度的关系图：当温度高于970℃，苯乙烯的产率不再增加，其原因可能是有机化合物在温度过高时分解．
（3）实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂（稀释剂不参加反应）．C6H5C2H5的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强关系如图2．加入稀释剂能影响C6H5C2H5平衡转化率的原因是：正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动．
（4）某些工艺中，在反应的中途加入O2和特定的催化剂，有利于提高C6H5C2H5的平衡转化率．试解释其原因：氧气将反应生成的氢气消耗掉，减小了氢气的浓度；同时该反应放热使体系温度升高，平衡正反应方向移动．
（5）已知某温度下，当压强为101.3kPa时，该反应中乙苯的平衡转化率为30%；在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3kPa，则乙苯的平衡转化率＞30%
（6）乙苯在特定催化剂下发生氧化脱氢：
C6H5-CH2CH3（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?C6H5-CH=CH2（g）+H2O（g）△H
已知 H2的燃烧热△H为-285.8KJ/mol，水的汽化热为2441.12焦耳/克，则△H=-116.8kJ•mol-1．
9．在某校举行的科技节活动中，一位同学在老师的指导下表演了化学小魔术-“清水变牛奶”，道具如图所示，当将无色A溶液加入烧杯中时，无色溶液变成白色浊液．请你利用所学化学知识揭开其中之谜．
（1）若A是硫酸，B是钡盐，则B的化学式是BaCl2（只需写一组，下同），反应的离子方程式是Ba2++SO42-=BaSO4↓．
（2）若A是盐酸，B是盐，则B的化学式是AgNO3．
（3）若A是钠盐，B是硝酸盐，试确定A、B的可能组合．A的化学式是NaCl，B的化学式是AgNO3，反应离子飞方程式是Ag++Cl-=AgCl↓．
19．把V L含有MgSO4和Al2（SO4）3的混合溶液分成两等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使铝离子完全转化为AlO2-（1mol铝离子消耗4molNaOH生成1mol AlO2-）；另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为BaSO4．则原混合溶液中Mg2+的浓度为（　　）
A．$\frac{8b-3a}{2v}$mol•L-1B．$\frac{8b-3a}{4v}$mol•L-1C．$\frac{8b-3a}{v}$mol•L-1D．$\frac{a-2b}{2v}$mol•L-1
6．某物质的水溶液能导电，且溶液中不存在溶质分子，但该物质属于非电解质，符合该条件的物质是（　　）
A．Cl2B．CO2C．NO2D．NaCl
3．某小组为研究电化学原理，设计如图装置．下列叙述正确的是（　　）
A．a和b不连接时，铁片、铜片上均无反应发生
B．a和b用导线连接时，溶液中Cu2+向铁电极移动
C．a和b分别连接直流电源正、负极，铜电极质量减少
D．a和b分别连接直流电源正、负极，溶液中Cu2+向铜电极移动
4．生活中处处有化学．
营养平衡、合理用药是保证人体健康和生活质量的重要途径．
①请写出碳酸镁治疗胃酸过多的离子方程式MgCO3+2H+═Mg2++H2O+CO2↑
请写出碳酸氢钠治疗胃酸过多的离子方程式HCO3-+H+═H2O+CO2↑
②下列物质中，具有解热镇痛疗效的是b（填字母，下同），治疗胃酸过多的是d．
a．氨基酸      b．阿斯匹林      c．青霉素       d．复方氢氧化铝
③有些药片常用淀粉作为黏合剂，淀粉进入人体后在人体内酶的催化作用下逐步水解，最终转化为葡萄糖（填物质的名称）．

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