【题目】碳、氮和氯元素及其化合物与人类的生产、生活密切相关。
I.碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用。特别是CO2的低碳转型对抵御气候变化具有重要意义。
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在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比n(H2)/n(CO2)充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:
2CO2(g) + 6H2(g)
C2H4(g) + 4H2O(g) △H,CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示(①、②、2.0分别代表三种氢碳比时的变化曲线)。
请回答下列问题:
(1)反应的△H_____0,氢碳比①________②,Q点v(正)_____v(逆)(填“大于”或“小于”)
(2)若起始时,CO2的浓度为0.5mol/L,氢气的浓度为1.0mol/L;则P点对应温度的平衡常数的值为_____________________。
II.氯的化合物合成、转化一直是科学研究的热点。
①一定条件下,氯气与氨气反应可以制备氯胺[NH2Cl(g)],已知部分化学键的键能:
则上述反应的热化学方程式为_______________________________________________________。
化学键 | N—H | Cl—Cl | N—Cl | H—Cl |
键能/kJ·mol-1 | 391.3 | 243.0 | 191.2 | 431.8 |
②氯胺是一种长效缓释含氯消毒剂,有缓慢而持久的杀菌作用,可以杀死H7N9禽流感病毒,其消毒原理为与水缓慢反应生成强氧化性的物质,该反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
III.用氨水除去SO2
(1)已知25℃时,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8.若氨水的浓度为2.0mol/L,则溶液中的c(OH-)=_________mol/L.将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol/L时,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=_____________.
(2)利用氨气与空气催化氧化法制取联氨N2H4.如图是由“联氨-空气”形成的绿色燃料电池,以石墨为电极的电池工作原理示意图,b电极为____________极(填“正”或“负”),写出该电池工作时a电极的电极反应式___________________________________________.
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【题目】木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的,均属混合物。没有固定的几何外形,所以称为无定形碳,在工业上有着重要用途。回答下列问题:
(1)木炭与硫黄、火硝(硝酸钾)按一定比例混合即为黑火药。黑火药爆炸时生成硫化钾、氮气和二氧化碳。黑火药爆炸的化学方程式为____________。若有15g木炭参加反应,转移电子数为____________。
(2)工业上的炭黑是由烃类裂解而制得的高度分散性的黑色粉末状物质。
①已知几个反应的热化学方程式:
C(s)+O2 (g)CO2(g) ΔH1=393.5 kJmol1
2H2(g)+O2 (g)2H2O(1) ΔH2=571.6 kJmol1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+ 2H2O(1) ΔH3=890.3 kJmol1
则由天然气生产炭黑的热化学方程式为____________。
②右图是温度对天然气生产炭黑转化率的影响,下列有关说法正确的是____________。
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A. 甲烷裂解属于吸热反应
B. 增大体系压强,能提高甲烷的转化率
C. 在反应体系中加催化剂,反应速率增大
D. 升高温度,该反应的平衡常数减小
(3)活性炭可以用来净化气体和液体。
①用活性炭还原氮氧化物,可防止空气污染。向1 L密闭容器加入一定量的活性炭和NO,某温度下发生反应C(s)+ 2NO(g)
N2(g)+CO2(g),测得不同时间内各物质的物质的量如下表:
物质的量/mol 时间/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.200 | 0 | 0 |
10 | 0.116 | 0.042 | 0.042 |
20 | 0.080 | 0.060 | 0.060 |
30 | 0.080 | 0.060 | 0.060 |
此温度下,该反应的平衡常数K=____________ (保留两位小数)。10~20min内,NO的平均反应速率为____________;若30 min后升高温度,达到新平衡时,容器中c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=2∶1∶1,则该反应的ΔH____________0(填“>”、“<”或“=”)。
②活性炭和铁屑混合可用于处理水中污染物。在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中span>Cu2+和Pb2+的去除率,结果如图所示。当混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是____________;当混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是____________。
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