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合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I.在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:
3H2(g) + N2(g)
2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:
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甲 |
乙 |
丙 |
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反应物投入量 |
3 mol H2、2 mol N2 |
6 mol H2、4mol N2 |
2 mol NH3 |
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达到平衡的时间/min |
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5 |
8 |
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平衡时N2的浓度/mol·L-1 |
c1 |
1.5 |
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NH3的体积分数 |
ω1 |
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ω3 |
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混合气体密度/g·L-1 |
ρ1 |
ρ2 |
|
(1)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
(2)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K= (用含c1的代数式表示)。
(3)分析上表数据,下列关系正确的是________(填序号):
a.2c1 > 1.5 b.2ρ1 = ρ2 c.ω3 = ω1
II.工业上用氨气合成尿素(H2NCONH2)的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)
H2NCOONH4 (l) (氨基甲酸铵)
△H1
第二步:H2NCOONH4(l)
H2O(l)+H2NCONH2(l)
△H2
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示:
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①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示,则△H2 0;③若第一步反应升温时氨气浓度增大,请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线,并作出必要的标注。
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2。
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为:CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为 (写化学式)。
②已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H =a kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2=bkJ· kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H = c kJ·mol-1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H= 。
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为 。
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合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I.在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:
3H2(g) + N2(g)
2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:
| 甲 | 乙 | 丙 | ||
| 反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 | ||
| 达到平衡的时间/min | | 5 | 8 | ||
| 平衡时N2的浓度/mol·L-1 | c1 | 1.5 | | ||
| NH3的体积分数 | ω1 | | ω3 | ||
| 混合气体密度/g·L-1 | ρ1 | ρ2 | |
(1)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
(2)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K= (用含c1的代数式表示)。
(3)分析上表数据,下列关系正确的是________(填序号):
a.2c1 > 1.5 b.2ρ1 = ρ2 c.ω3 = ω1
II.工业上用氨气合成尿素(H2NCONH2)的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)
第二步:H2NCOONH4(l)
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示,则△H2 0;③若第一步反应升温时氨气浓度增大,请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线,并作出必要的标注。
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2。
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为:CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为 (写化学式)。
②已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H ="a" kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol-1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H= 。
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为 。
(1)T℃时,一个固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应:CO(g)+H2O(g)
①下列事实能说明该反应达到平衡的是_________
a.体系中的压强不发生变化
b.υ正(H2)=υ逆(CO )
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d.CO2的浓度不再发生变化
② T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表
(2)CO可以合成二甲醚,二甲醚可作为燃料电池的,已知参与电极反应的单位质量电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量,则二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池相比较,下列说法正确的是____________。(填字母)
A、两种燃料互为同分异构体,分子式相同,比能量相同
B、两种燃料所含共价键数目相同,断键时所需能量相同,比能量相同
C、两种燃料所含共价键种类不同,断键时所需能量不同,比能量不同
(3)某有机物由C、H、Al三种元素组成,其摩尔质量为72 ,其中Al、C的质量分数分别为37.5%和50%。该物质与水剧烈反应生成CH4,则该反应的化学方程式为_____________。
(1)甲醛溶液可用于浸制生物标本,这主要是利用了甲醛的何种化学性质
(2)由生物质能获得的CO和H2,可以合成多种有机物.当CO和H2以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
(3)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ/mol.
若在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得
反应达到平衡时的有关数据如下:
| 1.容器 | 2.甲 | 3.乙 | 4.丙 |
| 5.反应物投入量 | 6.1molCO、2molH2 | 7.l molCH3OH | 8.2molCO、4molH2 |
| 9.CH30H昀浓度(mol/L) | 10.cl | 11.c2 | 12.c3 |
| 13.反应的能量变化 | 14.放出Q1kJ | 15.吸收Q2kJ | 16.放出Q3kJ |
| 17.平衡常数 | 18.Kl | 19.K2 | 20.K3 |
| 21.反应物转化率 | 22.al | 23.a2 | 24.a3 |
A.cl=c2 B.2Q1=Q3 C.KI=K3 D.a2+a3<100%
(4)一定温度和压强下,CO和H2催化合成二甲醚的反应为:
3H2 (g)+3CO (g) CH3OCH3 (g)+CO2(g)
若一体积可变的密闭容器中充入3mol H2、3molCO、l mol CH3OCH3、l mol CO2,经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍.平衡时
n(CH3OCH3)=
(5)如图1为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.b电极是
(6)利用生物质资源过程中会产生SO2,可利用如图2所示装置,用电化学原理生产硫酸为稳定持续生产,硫酸溶液的浓度应维持不变,则通入SO2和水的质量比为
(21分)(1)用50mL 0.55mol/L NaOH溶液和50mL 0.25mol/LH2SO4溶液来做中和热测定的实验,测得溶液在反应前后的温度变化为t1℃~t2℃ (t2>t1),混合后溶液的比热容为c = 4.18J/(g·℃),溶液的密度都近似为1g/mL,中和热△H=__________(填表达式,不用化简);若将H2SO4溶液换成相同物质的量浓度的CH3COOH溶液,测得的△H______填(“偏大”、“偏小”或“相同”);若将稀硫酸换成浓硫酸来做该实验,测得的△H_______(填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)某高能化学物质N2H2内,氮元素的杂化类型为____,电子式为____,一个分子中有σ键 个 ,π 键 个。
(3).在密闭容器中进行可逆反应: CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g),(正反应放热),达到平衡后,只改变其中一个条件,对平衡的影响是:
①增大容器的体积,平衡 移动(填“正向”“逆向”“不”),反应混合物的颜色 。(填“变深”“变浅”“不变”)
②容器体积不变:若通人CO2气体,平衡 移动,反应混合物的颜色 。若通人N2气体,平衡 移动,反应混合物的颜色 。③加入催化剂,平衡 移动。
(4)下表是几种常用燃料(1 mol)完全燃烧时放出的热量:
| 物质 | 炭粉(C) | 一氧化碳(CO) | 氢气(H2) | 甲烷(CH4) | 乙醇(C2H5OH) |
| 状态 | 固体 | 气体 | 气体 | 气体 | 液体 |
| 热量(kJ) | 392.8 | 282.6 | 285.8 | 890.3 | 1 367 |
①从热量角度分析,目前最适合家庭使用的优质气体燃料是________。
②写出管道煤气中的一氧化碳燃烧热的热化学方程式_______________________
③充分燃烧1mol表中各种燃料,排放出二氧化碳的量最多的是________。
④矿物燃料储量有限,而且在燃烧过程中会产生污染。根据能源多样化的发展战略,我国开发利用的绿色能源有________等。
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