在合成氨时.将100mol氮气和300mol氢气混合后通过合成塔中的催化剂.一定条件下达到平衡时.若测得混合气体中氨气的含量为25%.求平衡混合气体中N2的体积分数和H2的转化率各为多少? 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

在合成氨时，将100mol氮气和300mol氢气混合后通过合成塔中的催化剂，一定条件下达到平衡时，若测得混合气体中氨气的含量为25％。求平衡混合气体中N₂的体积分数和H₂的转化率各为多少？

N₂体积分数：18.75％；H₂的转化率：40％

练习册系列答案

．
（2）已知1092℃时（1）中反应的平衡常数为0.35，在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1mol CO加热到1092℃并保持该温度，反应在t₁时达平衡．
①t₁时反应达平衡后，CO气体的体积分数为

74%

．

②该反应的正反应速率随时间变化情况如图甲所示，在t₁时改变了某种条件，反应在t₂时达平衡，改变的条件可能是

a．升高温度 b．增大CO的浓度
c．使用催化剂 d．增大压强
③如果在t₃时再增加CO₂的量，t₄时反应又处于新平衡状态，请在甲图上画出t₃～t₅时间段的v（正）变化曲线

．
（3）炼钢尾气净化后，可直接作熔融碳酸盐燃料电池（工作原理如图乙）的燃料．则负极的电扱反应为

CO+CO₃^2--2e^-═2CO₂

．
（4）转炉炼钢，尾气中CO体积分数达58%-70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO₂生成保险粉（Na₂S₂O₄），试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO₂生成保险粉同时生成二氧化碳的离子方程式

HCOO^-+OH^-+2O₂═S₂O₄^2-+H₂O+CO₂

．
（5）目前我国大多数企业是将CO与水蒸气反应转换为H₂，然后用H₂与N₂反应合成氨，若收集到标准状况下3360m³尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，理论上可获得NH₃

1.02

t．

本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容．请选择其中一题，并在相应的答题区域内作答．若两题都做，则按A题评分．
A：
合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献之一．在制取合成氨原料气的过程中，常混有一些杂质，如CO会使催化剂中毒．除去CO的化学反应方程式（HAc表示醋酸）：Cu（NH₃）₂Ac+CO+NH₃=Cu（NH₃）₃（CO）Ac
请回答下列问题：
（1）C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为

．
（2）写出基态Cu⁺的核外电子排布式

．
（3）配合物Cu（NH₃）₃（CO）Ac中心原子的配位数为

．
（4）写出与CO互为等电子体的离子

．（任写一个）
（5）在一定条件下NH₃与CO₂能合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]，尿素中 C原子轨道的杂化类型分别为

；1mol尿素分子中，σ键的数目为

．
（6）铜金合金形成的晶胞如图1所示，其中Cu、Au原子个数比为

．
B：
对氨基苯磺酸是制取染料和一些药物的重要中间体，可由苯胺磺化得到．

实验室可利用如图2实验装置合成对氨基苯磺酸．实验步骤如下：
1在一个250mL三颈烧瓶中加入10mL苯胺及几粒沸石，将三颈烧瓶放入冷水中冷却，小心地加入18mL浓硫酸．
2将三颈烧瓶置于油浴中缓慢加热至170～180℃，维持此温度2～2.5h．
③将反应液冷却至约50℃后，倒入盛有100mL冷水的烧杯中，用玻璃棒不断搅拌，促使晶体析出，抽滤，用少量冷水洗涤，得到的晶体是对氨基苯磺酸粗产品．
④将粗产品用沸水溶解，冷却结晶（若溶液颜色过深，可用活性炭脱色），抽滤，收集产品，晾干．（说明：100mL水在20℃时可溶解对氨基苯磺酸1.08g，在100℃时可溶解6.67g．）
试回答填空．
（1）装置中冷凝管的作用是

．
（2）步骤②中采用油浴加热，下列说法正确的是

（填序号）．
A．用油浴加热的好处是反应物受热均匀，便于控制温度
B．此处也可以改用水浴加热
C．实验装置中的温度计可以改变位置，也可使其水银球浸入在油中
（3）步骤③用少量冷水洗涤晶体的好处是

．
（4）步骤③和④均进行抽滤操作，在抽滤完毕停止抽滤时，应注意先

，然后

，以防倒吸．
（5）步骤④中有时需要将“粗产品用沸水溶解，冷却结晶，抽滤”的操作进行多次，其目的是

．每次抽滤后均应将母液收集起来，进行适当处理，其目的是

．

氨气是一种重要的化工产品，是生产铵盐、尿素等的原料．工业合成氨的反应如下：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
（1）实验室中常用来制备氨气的化学方程式为

．
（2）已知H₂（g）的燃烧热为285.8kJ?mol^-1，写出NH₃（g）在纯氧中燃烧生成无毒、无害物质的热化学方程式

．
（3）25℃时，将a mol （NH₄）₂SO₄溶于水，向该溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将

（填“正向”、“不”或“逆向”）移动，所滴加稀氨水的物质的量浓度为

mol?L^-1．（25℃时，NH₃?H₂O的电离平衡常数K_b≈2×10^-5）．
（4）工业上常用CO₂和NH₃通过如下反应合成尿素[CO（NH₂）₂]．
CO₂（g）+2NH₃（g）

一定条件

CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10mol CO₂和0.40mol NH₃，70min开始达到平衡．反应中CO₂（g）的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min	0	30	70	80	100
n（CO₂）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min时v_正（CO₂）

80min时v_逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mol CO₂和0.20mol NH₃，重新建立平衡后CO₂的转化率与原平衡相比将

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
③根据表中数据在图甲中绘制出在t℃下NH₃的转化率随时间变化的图象；保持其它条件不变，则（t+10）℃下正确的图象可能是

（填图甲中的“A”或“B”）．

④图乙所示装置（阴、阳极均为惰性电极）可用于电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制取氢气．该装置中阳极的电极反应式为

，若两极共收集到气体22.4L（标况），则消耗的尿素为

g（忽略气体的溶解）．

I.科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气，一定条件下，向一个2L的密闭容器中充入2molN₂和6molH₂，反应达平衡时生成NH₃的浓度为0.5mol/L，并放出QkJ热量，该反应的热化学方程式可表示为______。

II.已知：N₂O₄(g)2NO₂(g) △H＝＋57.20kJ/mol。

在100⁰C时，将0.100molN₂O₄气体充入lL恒容抽空的密闭容器中，每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
c(N₂O₄)/mol	0.100	c₁	0.050	c₃	c₄
c(NO₂)/mol	0.000	0.060	c₂	0.120	0.120

(1)该反应的平衡常数表达式为______；从表中数据分析：c₁ ______c₂、c₃______c₄(选填“>”、“<”或“=”）。

(2)在右图中画出并标明此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线。

(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为______。

(4)若起始时充入NO₂气体0.200mol，则达到平衡时NO₂ 气体的转化率为______；其它条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是______ (填字母）。

A.减小NO₂的浓度 B.降低温度 C.增加NO₂的浓度

D.升高温度 E.再充入一定量的He

(5)向容积相同、温度分别为T₁和T₁的两个密闭容器中分别充入等量NO₂，发生反应：2NO₂ N₂O₄(g) (g) △H＝－57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中NO₂的百分含量分别为a₁和a₂。巳知T₁<T₂,则a₁____a₂ (选择A、B、C、D填空）。

A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都有可能

（16分）

碘及其化合物在生产、生活和科技等方面都有重要应用。请回答下列问题：

（1）保存碘单质时应注意的问题是____ 。

（2）碘不易溶于水，但易溶于碘化钾溶液并生成多碘离子：

反应②的平衡常数K= （填表达式）。

温度升高时，反应①的平衡常数将（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）某化学课外小组用海带为原料制得少量含碘离子的溶液。现用该溶液进行下列实验：

①用高锰酸钾滴定法测碘离子浓度。反应为：

滴定20.00 mL该溶液需0.10 mol·L^-1的酸性高锰酸钾溶液10.25 mL，则该溶液中碘离子的浓度为 mol·L^-1（精确到0.01）。

②用下列流程制取少量碘单质：

步骤①的离子方程式为，在该步骤中，加入100 mL水和足量的铁粉，充分搅拌，当消耗1.4 g Fe时，悬浊液中的c(Ag⁺)= 。[假设实验过程中溶液体积不变；此温度下K_sp（AgI）=8.3×10^-17]

（4）I₂O₅是白色粉末状固体，可用作氧化剂使H₂S、CO、HC1等氧化，在合成氨工业中常用I₂O₅来定量测量CO的含量。

写出CO（g）与I₂O₅（s）反应析出固态I₂的热化学方程式：

。

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