题目内容

7．氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用．
（1）1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了N2与H2在固体催化剂表面合成氨的反应过程．示意图如下（分别表示N2、H2、NH3）：
图②表示N2、H2被吸附在催化剂表面，图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，则图③表示在催化剂表面N2、H2分子中的化学键断裂，生成N原子和H原子．
（2）NaNO2是一种食品添加剂（有毒性，市场上常误与食盐混淆）．酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的离子方程式是：MnO4-+NO2-+X→Mn2++NO3-+H2O （未配平）．下列有关叙述正确的是b．
a．NaNO2属于硝酸盐          b．生成1mol NaNO3需消耗0.4mol KMnO4
c．反应过程中溶液的pH减小   d．X表示的粒子是OH-
（3）工业生产以NH3和CO2为原料合成尿素[CO（NH2）2]，反应的化学方程式为：2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（l）+H2O（l）．
①已知该反应平衡常数K195℃＜K165℃，则该反应的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
②T1℃时，在2L的密闭容器中充入NH3和CO2模拟工业生产，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=x，如图是CO2平衡转化率（α） 与氨碳比（x）的关系．
其它条件不变时，α随着x增大而增大的原因是x增大，相当于c（NH3）增大，CO2转化率增大；图中的B点处NH3的平衡转化率为25%．
③当x=2，上述反应至5min时各物质的浓度不再发生变化，测得体系压强变为开始时的$\frac{2}{3}$．反应结束后，分离得到90g尿素．
计算0～5min内该反应的平均速率υ（CO2）=0.15mol•L-1•min-1，该反应的平衡常数K=0.074，达到平衡后NH3的物质的量浓度为3 mol•L-1．

分析 （1）图②是表示N2、H2被吸附在催化剂的表面，图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图③则表示在催化剂表面，N2、H2中的化学键断裂；
（2）该反应中锰元素化合价由+7价变为+2价，N元素化合价由+3价变为+5价，结合元素守恒、硝酸钠和高锰酸钾之间的关系式分析解答；
（3）①依据平衡常数随温度变化分析判断反应吸热、放热；
②增大反应物浓度，平衡正向进行，依据x含义和图象数据分析结合化学方程式换算氨气转化率；
③当x=2，原料气中的NH3和CO2的物质的量之比为2，设二氧化碳物质的量为m，氨气物质的量为2m，上述反应至5min时各物质的浓度不再发生变化，反应达到平衡状态，测得体系压强变为开始时的$\frac{2}{3}$，气体压强之比等于气体物质的量之比，反应结束后，分离得到90g尿素，物质的量n（CO（NH2）2）=$\frac{90g}{60g/mol}$=1.5mol，消耗氨气物质的量为3mol，消耗二氧化碳物质的量为1.5mol，利用化学平衡三行计算列式计算，
             2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（l）+H2O（l），
起始量（mol）  2m       m        0              0
变化量（mol）  3        1.5     1.5            1.5
平衡量（mol）  2m-3    m-1.5    1.5            1.5
反应速率V=$\frac{△c}{△t}$，
平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，
c=$\frac{n}{V}$．

解答 解：（1）分析题中图可以知道，图②表示N2、H2被吸附在催化剂表面，而图③表示在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂，
故答案为：在催化剂表面N2、H2分子中的化学键断裂，生成N原子和H原子；
（2）a．该反应中N元素化合价+3价为亚硝酸盐，故a错误；
b．根据转移电子守恒得，生成1molNaNO3需消耗KMnO4的物质的量=$\frac{1mol（5-3）}{7-2}$=0.4mol，故b正确；
c．根据元素守恒、电荷守恒知，K是H+，氢离子参加反应导致溶液中氢离子浓度降低，则溶液的pH增大，故c错误；
d．根据元素守恒、电荷守恒知，□中的粒子是H+，故d错误；
故选b．
（3）①平衡常数随温度升高减小，说明正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
②2NH3 （g）+CO2 （g）?CO（NH2）2 （l）+H2O （l），图象分析判断，增大氨气浓度平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，B点处x=4，原料气中的NH3和CO2的物质的量之比为4，二氧化碳转化率为50%，假设氨气为4mol，二氧化碳为1mol，则反应的二氧化碳为0.5mol，
依据化学方程式2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（l）+H2O（l）反应的氨气为1.0mol，
NH3的平衡转化率=$\frac{1.0mol}{4mol}$×100%=25%，
故答案为：x增大，相当于c（NH3）增大，CO2转化率增大，25%；
③当x=2，原料气中的NH3和CO2的物质的量之比为2，设二氧化碳物质的量为m，氨气物质的量为2m，上述反应至5min时各物质的浓度不再发生变化，反应达到平衡状态，测得体系压强变为开始时的$\frac{2}{3}$，气体压强之比等于气体物质的量之比，反应结束后，分离得到90g尿素，物质的量n（CO（NH2）2）=$\frac{90g}{60g/mol}$=1.5mol，消耗氨气物质的量为3mol，消耗二氧化碳物质的量为1.5mol，利用化学平衡三行计算列式计算，
             2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（l）+H2O（l），
起始量（mol）  2m       m        0              0
变化量（mol）  3        1.5     1.5            1.5
平衡量（mol）  2m-3    m-1.5    1.5            1.5
测得体系压强变为开始时的$\frac{2}{3}$，气体压强之比等于气体物质的量之比，2m-3+m-1.5=$\frac{2}{3}$×（2m+m）
m=4.5mol
二氧化碳反应速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{5min}$=0.15mol/L•min，
平衡时氨气的浓度=$\frac{2×4.5mol-3mol}{2L}$=3mol/L，CO2的浓度=$\frac{4.5mol-1.5mol}{2L}$=1.5mol/L
平衡常数K=$\frac{1}{{3}^{3}×1.5}$=0.074，
达到平衡后NH3的物质的量浓度=$\frac{2×4.5mol-3mol}{2L}$=3mol/L，
故答案为：0.15mol•L-1•min-1，0.074，3 mol•L-1．

点评 本题考查了氧化还原反应、化学反应速率、化学平衡的计算、物质转化率等知识的应用，主要是概念的理解应用，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
17．Ⅰ、已知在101kPa时，CH4完全燃烧生成1mol液态水，放出的热量为QkJ，则CH4完全燃烧反应的热化学方程式是：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-2QkJ•mol-1 ．
Ⅱ、在铜片、锌片和400mL稀硫酸组成的原电池中，若电路中通过0.2mol电子，H2SO4恰好反应完毕．试计算：
（1）生成气体的体积（在标准状况下）；
（2）原400mL稀硫酸的物质的量浓度（不考虑溶液的体积变化）．
18．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义．CO可用于炼铁，已知：
Fe2O3（s）+3C（s）═2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ•mol-1
C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1；则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为（　　）
A．Fe2O3+3CO=═2Fe+3CO2△H=-28.5 kJ•mol-1
B．Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ
C．Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H=+28.5 kJ•mol-1
D．Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ•mol-1
15．SO42-中存在一种特殊的π键，它是由配位氧原子p轨道上的孤对电子与中心硫原子的空3d轨道发生肩并肩重叠而形成，称为d-pπ键．下列微粒可能含有d-pπ键的是（　　）
A．PO43-B．CCl4C．NO3-D．SiH4
2．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列有关说法正确的是（　　）
A．1 mol 羟基（-OH）含有的电子数为10 NA
B．高温下，0.2 mol Fe与足量水蒸气反应，生成H2的分子数为0.3 NA
C．7.8 g Na2S、Na2O2的固体混合物中含有的阴离子数为0.1 NA
D．用惰性电极电解饱和食盐水，电路中通过NA个电子，则阳极产生气体11.2 L
12．下列化学反应中，属于氧化还原反应的是（　　）
A．CaCO3═CaO+CO2↑B．NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
C．Ca（ClO）2+CO2+H2O═CaCO3↓+2HClOD．3K2MnO4+2H2O═2KMnO4+MnO2↓+4KOH
19．下列实验方案不合理的是（　　）
A．用KSCN溶液检验FeCl2是否已被氧化而变质
B．用焰色反应鉴别NaCl和KCl
C．用加热法除去Na2CO3中混有的NaHCO3杂质
D．用NaOH溶液除去MgCl2溶液中的CuCl2杂质
16．2015年8月12日位于天津滨海新区某一危险品仓库发生大爆炸，人员和财产损失严重．为此我们应做好各类安全预案．下列行为符合安全要求的是（　　）
A．金属钠着火时，立即用水灭火
B．配制稀硫酸时将水倒入浓硫酸中
C．用点燃的火柴在液化气钢瓶口检验是否漏气
D．大量氯气泄漏时，迅速离开现场并尽量往高处走
17．按要求回答下列问题：
（1）实验室常用NaOH溶液来进行洗气和提纯，当100mL3mol/L的NaOH溶液吸收标准状况下4.48LCO2时，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）．
（2）常温下向一定体积的0.1mol/L醋酸溶液中加水稀释后，下列说法正确的是CD．
A．溶液中导电粒子的数目减小
B．醋酸的电离程度增大，c（H+）亦增大
C．溶液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）•c（O{H}^{-}）}$不变
D．溶液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$减小
（3）①常温下将0.15mol/L稀硫酸V1mL与0.1mol/LNaOH溶液V2mL混合，所得溶液的pH为1，则V1：V2=1：1（溶液体积变化忽略不计）．
②常温下若溶液由pH=3的HA溶液V1mL与pH=11的NaOH溶液V2mL混合而得，则下列说法正确的是AD
A．若反应后溶液呈中性，则c（H+）+c（OH-）=2×10-7 mol/L
B．若V1=V2，反应后溶液pH一定等于7
C．若反应后溶液呈酸性，则V1一定大于V2
D．若反应后溶液呈碱性，则V1一定小于V2
（4）常温下，浓度均为0.1mol/L的下列五种溶液的pH值如表所示：
溶质CH3COONaNaHCO3Na2CO3NaClONaCN
pH8.89.711.610.311.1
①根据表中数据，将浓度均为0.01mol/L的下列四种酸的溶液分别稀释100倍，pH变化最小的是A．
A．HCN        B．HClO        C．Na2CO3      D．CH3COOH
②根据以上数据，判断下列反应可以成立的是AB．
A．CH3COOH+Na2CO3═NaHCO3+CH3COONa
B．CH3COOH+NaCN═CH3COONa+HCN
C．CO2+H2O+2NaClO═Na2CO3+2HClO
D．NaHCO3+HCN═NaCN+CO2+H2O
（5）几种离子开始沉淀时的pH如下表：
离子Fe2+Cu2+Mg2+
pH7.65.210.4
当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+离子的溶液中滴加NaOH溶液时，Cu2+（填离子符号）先沉淀，Ksp[Fe（OH）2]＜Ksp[Mg（OH）2]（填“＞”、“=”或“＜”）

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网