题目内容

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。
已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol
3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量      kJ ， 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键     （填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同。
（2）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ，工业合成氨则是人工固氮。
分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。
 反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A．常温下，大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮非常容易进行
B．人类大规模模拟大气固氮是无意义的
C．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大
（3）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应：3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。
 
N2
H2
NH3
甲
1
3
0
乙
0.5
1.5
1
丙
0
0
4
判断乙容器中反应进行的方向       。（填“正向”或“逆向”）
达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为       。
（4）氨气是合成硝酸的原料，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       。
(9分)
（1）946 kJ/mol （2分）  强（1分）
（2）BC（2分，少选得1分，多选错选不得分）
（3）①逆向（1分）  ② 丙>甲=乙（1分）
（4）4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g) ΔH=" -904.4kJ/mol" （2分） （化学反应书写正确得1分，ΔH正确得1分）

试题分析：
（1）断裂3 molH-H键需要能量436×3kJ与断裂1 mol N≡N键需要能量和减去形成2molNH3放出能量的差值为-92.4 kJ/mol ，可知断裂1 mol N≡N键需要能量946 kJ/mol；根据键能的大小可知氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键强。
（2）A．常温下，根据平衡常数大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮虽然平衡常数大，不代表反应容易进行，错误；B．大气固氮反应程度很小，所以人类大规模模拟大气固氮是无意义的，正确；C．工业固氮温度越低，K越大，氮气与氢气反应越完全，正确；D．K越大说明合成氨反应程度很大，而不表示速率越大，错误。
（3）①根据转化率可知甲在建立平衡时各物质量分别为1.8,0.6，0.8，对比乙数据知乙中方向为逆向；② 甲乙为等效平衡，NH3的体积分数相同，丙的物料相当于甲乙的两倍，压强增大平衡正移，NH3的体积分数最大大，得：丙>甲=乙（1分）
（4）根据反应为：
①2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol
②3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol
③N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol，
由①×3-②×2+③×2得4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g)  ΔH=" -904.4kJ/mol"
练习册系列答案
相关题目
根据以下三个热化学方程式：
（1）2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)      ΔH= -Q1kJ·mol-1
（2）2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(g)       ΔH= -Q2kJ·mol-1
（3）2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(l)             ΔH= -Q3kJ·mol-1
判断三者关系正确的是
A．Q1＞Q2＞Q3B．Q1＞Q3＞Q2C．Q3＞Q2＞Q1D．Q2＞Q1＞Q3
2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（l）汽车尾气净化的主要原理为：。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。据此判断：

①该反应的ΔH______0（选填“＞”、“<”）。
②该反应的平衡常数表达式为____________________
③在T2温度下，0 ~ 2s内的平均反应速率v（N2）_______。
④当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
⑤该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是__________（填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式＿＿＿＿＿＿
铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应。如铁与水反应：3Fe(s)＋4H2O(g)＝Fe3O4(s)＋4H2(g)   △H
(1)上述反应的平衡常数表达式K＝_______。
(2) 已知：①3Fe(s)＋2O2(g)＝Fe3O4(s)  △H1＝－1118.4kJ/mol
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)  △H2＝－483.8kJ/mol
③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)  △H3＝－571.8kJ/mol
则△H＝_______。
(3)在t0C时,该反应的平衡常数K＝16，在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______ (填编号)
A.若容器压强恒定，则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定，则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置，按下表充入起始物质，起始时与平衡后的各物质的量见表：
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
起始/mol
3.0
4.0
0
0
平衡/mol
m
n
p
q
 
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质，见表：
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
A/mol
3.0
4.0
0
0
B/mol
0
0
1
4
C/mol
m
n
p
q
 
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是
________(用A、B、C表示）。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp＝2.79×10－39，而FeCl3溶液总是显示较强的酸性，若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)＝________mol ? L-1 (结果保留3位有效数字)
甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：
CH3OH(g) + H2O(g) → CO2(g) + 3H2(g) – 49.0 kJ
下列说法正确的是
A．1 LCH3OH蒸汽与1 L水蒸汽反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJ
B．1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0 kJ热量
C．相同条件下1molCH3OH(g)与1mol H2O(g)的能量总和小于1molCO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和
D．1 molCH3OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1mol CO2气体与3 mol 氢气吸收的热量小于49.0 kJ
电离平衡常数（用Ka表示)的大小可以判断电解质的相对强弱。25℃时，有关物质的电离平衡常数如下表所示：
化学式
HF
H2CO3
HClO
电离平衡常数
（Ka）
7.2×10-4
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
3.0×10-8
 
（1）已知25℃时，①HF(aq)+OH—(aq)＝F—(aq)+H2O(l)  ΔH＝－67.7kJ/mol，
②H+(aq)+OH—(aq)＝H2O(l)        ΔH＝－57.3kJ/mol，
氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为________________________。
（2）将浓度为0.1 mol/LHF溶液加水稀释一倍（假设温度不变），下列各量增大的是____。
A．c(H+)       B．c(H+)·c(OH—)     C．   D．
（3）25℃时，在20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL0.1mol/LNaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是_____。

A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中， 由水电离出的c(H+)相等
B．①点时pH＝6，此时溶液中，c(F—)－c(Na+)＝9.9×10-7mol/L
C．②点时，溶液中的c(F—)＝c(Na+)
D．③点时V＝20mL，此时溶液中c(F—)< c(Na+)＝0.1mol/L
（4）物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液： ① Na2CO3溶液 ② NaHCO3溶液③ NaF溶液 ④NaClO溶液。依据数据判断pH由大到小的顺序是______________。
（5）Na2CO3溶液显碱性是因为CO32—水解的缘故，请设计简单的实验事实证明之
___________________________________________________________。
（6）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A，每生成1molHF转移     mol电子。
研究CO2与CH4，反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
（1）已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol
2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）  △H＝－484kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol
则：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝____________。

(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是    。
a．CO2的浓度不再发生变化
b．υ正（CH4）＝2υ逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO与H2的物质的量比为1:1
②据图可知，P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为     。
③在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为    ，该温度下，反应的平衡常数为     。
(3)用CO与H2可合成甲醇(CH3OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O2应从     (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为                 ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为        。
CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：
物质
CH4
CO2
CO
H2
体积分数
0.1
0.1
0.4
0.4
 
①此温度下该反应的平衡常数K=     。
②已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol－1
CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H="2.8" kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol－1
反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=     。
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是   。

②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是   。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为     。
（3）以CO2为原料可以合成多种物质。
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式：   。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为     。
2molCl2(g)与足量的H2(g)反应生成HCl（g），在298K时测得放出369.2kJ热量。则下列热化学方程式不正确的是                              
A．H2(g)+ Cl2（g）= 2HCl（g）△H =" -" 369.2kJ·mol-1
B．2H2(g)+2Cl2（g）= 4HCl（g）△H =" -" 369.2kJ·mol-1
C．HCl（g）= 1/2H2(g)+ 1/2Cl2（g）△H =" +" 92.3kJ·mol-1
D．1/2H2(g)+ 1/2Cl2（g）= HCl（g）△H =" -" 92.3kJ·mol-1

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