题目内容

3．氨气是中学化学中常见的气体，其用途广泛．
（1）实验室制取氨气的化学方程式是2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
（2）工业上氨气可以由氢气和氮气合成如图1所示．
①该反应的热化学方程式是N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-93.36kJ/mol．
②随着温度的升高，该反应的化学平衡常数的变化趋势是减小．
③简述一种检查氨气是否泄露可采用的化学方法：将湿润的红色石蕊试纸接近容器，观察试纸是否变蓝，如果变蓝说明有氨气泄露（或蘸取浓盐酸接近容器，观察是否有白烟生成，如果有白烟生成说明管道泄露）．
（3）工业制硫酸的尾气中含较多的SO2，为防止污染空气，回收利用SO2，工业上常用氨水吸收法处理尾气．
①当氨水中所含氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO2时，溶液中的溶质为（NH4）2SO3和NH4HSO3．
②（NH4）2SO3显碱性，用化学平衡原理解释NH4++H2O?NH3•H2O+H+SO32-+H2O?HSO3-+OH-，SO32-水解程度大于NH4+ 的水解程度使溶液中c（OH-）＞c（H+），溶液呈碱性．
（4）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，如图2是供氨水式燃料电池工作原理：
①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择碱性（填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液．
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是CO2．
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是4NH3+3O2=2N2+6H2O，正极的电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-．

分析 （1）实验室用氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气；
（2）①先求出△H，△H=反应物键能和-生成物键能和即可写出热化学方程式；
②反应是放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，平衡逆向进行；
③利用氨气和HCl反应产生白烟，或者显碱性检查；
（3）①氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO2时．N原子3mol，S原子2mol，据原子守恒，在（NH4）2SO3中，其原子个数比N：S=2：1，在中，NH4HSO3，其原子个数比N：S=1：1，据此分析；
②利用盐的水解理论解释；
（4）①氨气是碱性气体；
②空气中的CO2能和氨水反应；
③生成的无毒气体时N2，据此书写化学方程式；正极发生氧化反应，氧气在正极反应，注意时碱性环境．

解答 解：（1）实验室制取氨气的化学方程式：2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O，故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O；
（2）①△H=反应物键能和-生成物键能和=945KJ/mol+3×436KJ/mol-6×391.06KJ/mol=-93.36 kJ/mol，所以，其热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.36 kJ/mol，故答案为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.36 kJ/mol；
②计算可知反应是放热反应，升温，平衡逆向进行，平衡常数减小；
故答案为：减小；
③氨气和HCl反应产生白烟，并且显碱性，所以，检查氨气是否泄露可采用的化学方法有：将湿润的红色石蕊试纸接近容器，观察试纸是否变蓝，如果变蓝说明有氨气泄露（或蘸取浓盐酸接近容器，观察是否有白烟生成，如果有白烟生成说明管道泄露）；
故答案为：将湿润的红色石蕊试纸接近容器，观察试纸是否变蓝，如果变蓝说明有氨气泄露（或蘸取浓盐酸接近容器，观察是否有白烟生成，如果有白烟生成说明管道泄露）；
（3）①氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO2时．N原子3mol，S原子2mol，据原子守恒，在（NH4）2SO3中，其原子个数比N：S=2：1，在中，NH4HSO3，其原子个数比N：S=1：1，所以，生成物有（NH4）2SO3和NH4HSO3，故答案为：（NH4）2SO3和NH4HSO3；
②（NH4）2SO3溶液中，铵根和亚硫酸根都会水解，（NH4）2SO3显碱性说明，NH4++H2O?NH3•H2O+H+SO32-+H2O?HSO3-+OH-，SO32-水解程度大于NH4+ 的水解程度使溶液中c（OH-）＞c（H+），溶液呈碱性，
故答案为：NH4++H2O?NH3•H2O+H+SO32-+H2O?HSO3-+OH-，SO32-水解程度大于NH4+ 的水解程度使溶液中c（OH-）＞c（H+），溶液呈碱性；
（4）①氨气是碱性气体，所以电解液最好选择碱性的，故答案为：碱性；
②空气中的CO2能和氨水反应，所以，滤去的气体是CO2，故答案为：CO2；
③生成的无毒气体时N2，据此书写化学方程式为：4NH3+3O2=2N2+6H2O，正极发生氧化反应，氧气在正极反应，注意时碱性环境，所以，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：4NH3+3O2=2N2+6H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-．

点评 本题考查了电化学、热化学、化学平衡常数计算、电解质溶液以及物质检验等等，考查范围广，难度一般，需要学生在学习过程中抓住基础．

练习册系列答案
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13．四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料．由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性．该过程中有如下反应发生：
2Fe3++Fe═3Fe2+    2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是生成Ti3+，保护Fe2+不被氧化．
（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2•nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在10-9～10-7m（或1nm-100nm）范围．
（3）写出④中TiO2和焦炭、氯气反应的化学方程式：TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4+2CO．
（4）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点．依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是产生了废气，废液，废渣等（只要求写出一项 ）．
（5）依据表格信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用蒸馏（或分馏）方法．
TiCl4SiCl4
熔点/℃-25.0-68.8
沸点/℃136.457.6
14．已知草酸镍晶体（NiC2O4•2H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表：
金属离子Fe3+Fe2+Al3+Ni2+
开始沉淀的pH1.15.83.06.8
完全沉淀的PH3.28.85.09.5
②Ksp（CaF2）=1.46×10-10
③当某物质浓度小于1.0×10-5mol•L-1时，视为完全沉淀．
（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等．
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（3）pH的调控范围为5.0≤pH＜6.8．
（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4•2H2O，当Ca2+沉淀完全时，溶液中c（F-）＞$\sqrt{\frac{1.46×10{\;}^{-10}}{10{\;}^{-5}}}$mol•L-1（写出计算式即可）．
11．由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-241.8kJ/mol．
已知18g液态水转化成水蒸气需吸热44kJ，则反应2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）的△H=-571.6kJ•mol-1，氢气的标准燃烧热△H=-285.8kJ•mol-1．
18．（Ⅰ）浓硝酸与浓盐酸混合过程中会产生少量的黄绿色气体单质X、化合物M和无色液体，化合物M中所有原子均达到8电子的稳定结构．2mol M加热分解生成1mol氧化产物X和2mol无色气体Y，Y遇到空气呈现红棕色．
（1）镁与气体X反应产物的电子式．
（2）浓硝酸与浓盐酸反应的化学方程式为HNO3+3HCl=Cl2↑+NOCl+2H2O．
（3）化合物M水解生成两种酸，为非氧化还原反应，该反应的化学方程式为NOCl+H2O=HNO2+HCl．
（Ⅱ）石油铁储罐久置未清洗易引发火灾，经分析研究，事故是由罐体内壁附着的氧化物甲与溶于石油中的气态氢化物乙按1：3反应生成的物质丙自燃引起的．某研究小组将一定量的丙粉末投入足量的浓盐酸中发生反应，得到4.8g淡黄色固体和气体乙，乙在标准状况下的密度为1.52g•L-1．过滤后向滤液（假设乙全部逸出）中加入足量的NaOH溶液，先出现白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀，过滤、洗涤、灼烧后的固体质量为24g．已知气体乙可溶于水．请回答下列问题：
（4）甲的化学式为Fe2O3．
（5）丙在盐酸中反应的化学方程式为Fe2S3+4H+=2H2S↑+2Fe2++S．
（6）丙与盐酸反应后的滤液暴露在空气中一段时间颜色加深，其原因是（用离子方程式表示）4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O．
（7）为消除石油铁储罐的火灾隐患，下列措施可行的是（填编号）AD．
A．石油入罐前脱硫                B．定期用酸清洗罐体
C．罐体内壁涂刷油漆              D．罐体中充入氮气．
8．甲是一种可用于净水和膨化食品的盐，由A、B、C、D、E五种短周期元素组成．甲溶于水后可电离出三种离子，其中一种是由A、B形成的10电子阳离子．A元素原子核内质子数比E的少l，D、E同主族．某同学为探究甲的组成而进行如下实验：
①取mg甲的晶体溶于蒸馏水，配成500mL溶液；
②取少量甲溶液于试管中，逐滴滴入Ba（OH）2溶液，生成沉淀的物质的量与滴入Ba（OH）2溶液体积的关系如图所示；
③取20mL甲溶液于试管中，加入过量NaOH溶液后加热并收集产生的气体，然后折算成标准状况下的体积为224mL．
回答下列问题：
（1）D在元素周期表中的位置为第三周期VIA族．
（2）经测定晶体甲的摩尔质量为453g•mol-1，其中阳离子和阴离子物质的量之比为1：1． 则晶体甲的化学式为NH4Al（SO4）2•12H2O                        
（3）图象中V（Oa）：V（ab）：V（bc）=3：1：1．
（4）写出ab段发生反应的离子方程式：2NH4++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2NH3．H2O
（5）配成的甲溶液物质的量浓度是0.5mol/L．
15．下列关于金属的说法正确的是（　　）
A．铝制餐具不能用来盛装酸、碱、咸的食物
B．铝在空气中形成一层致密的氧化物保护膜，具有抗腐蚀性，镁和铁也是这样
C．经打磨的铝箔在空气中灼烧，铝箔熔化但不落下，说明铝在空气中是不可能燃烧的
D．地壳中含量最高的金属是铁
12．下列关于新制氯水及久置氯水的说法，不正确的是（　　）
A．新制的氯水呈浅黄绿色，久置的氯水无色
B．新制的氯水漂白作用强，而久置的氯水漂白作用很弱
C．新制的氯水所含成分多，而久置的氯水所含成分少
D．新制的氯水中无氯离子，而久置的氯水中则含氯离子
13．工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生产中保持恒温恒容条件）：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1
（1）生产中为提高反应速率和SO2的转化率，下列措施可行的是A．
A．向装置中充入O2   B．升高温度C．向装置中充入N2  D．向装置中充入过量的SO2
（2）500℃时，将10mol SO2和5.0mol O2置于体积为2L的恒容密闭容器中，反应中数据如表所示：
时间/（min）2468
n（SO3）/（mol）4.28.09.49.4
①反应前4分钟的平均速率v（O2）=0.5mol/（L．min）．
②500℃时该反应的平衡常数K=1636.3．（保留1位小数．）
（3）恒温恒压，通入3mol SO2和2mol O2及固体催化剂，平衡时容器内气体体积为起始时的90%．保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为5mol SO2、3.5mol O2、1mol SO3（g），下列说法正确的是CD．
A．第一次平衡时反应放出的热量为294.9kJ    B．两次平衡SO2的转化率相等
C．两次平衡时的O2体积分数相等        D．第二次平衡时SO3的体积分数等于$\frac{2}{9}$
（4）如果在500℃时向下列起始体积相同的密闭容器中充入2mol SO2、1mol O2，甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保持体积不变，丙容器维持绝热，三容器各自建立化学平衡．
①平衡常数：K （甲）＞K（丙） （填“＞”、“＜”或“=”下同），达到平衡时SO2的转化率：α（乙）＞α（丙）．
②达到平衡后，若向甲、乙两容器中分别通入少量且等量Ar气体，甲容器的化学平衡逆向移动，乙容器的化学平衡不移动．（填“正向”、“逆向”或“不”）

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