运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。(1) 工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:则NH3(g)与C
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运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。 (1) 工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:
则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为___________ _____。 (2)工业生产中用CO可以合成甲醇CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),ΔH=-90.1 kJ·mol-1 在一定压强下,容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”); ②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=_ ____(mol·L-1)-2; ③在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)工业生产中用SO2为原料制取硫酸 ①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式___ ____________。 ②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式____ ______。
(4)工业生产中用氨水吸收SO2 若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,写出该反应的离子方程式 ,所得溶液呈 性。 |
答案
(1)2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH=-134 kJ·mol-1 (2)①小于 ②(V/a)2 ③增大 (3)①SO2+2H2O-2e-=4H++SO42- ②HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+ (4)SO2 + NH3+H2O= NH4++HSO3— 酸性(1分) |
解析
试题分析:(1)由图示可知,两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的,将两个反应相加可得2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH=-134 kJ·mol-1。 (2)①根据化学方程式CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),正反应方向为气体系数减小的方向,所以增大压强,化学平衡向右移动,CO的转化率增大,所以p1小于p2。 ②根据“三段式”进行计算,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 初始浓度(mol•L‾1) a/V 2a/V 0 转化浓度(mol•L‾1) a/2V a/V a/2V 平衡浓度(mol•L‾1) a/2V a/V a/2V 所以K=a/2V÷[a/2V×(a/V)2]= (V/a)2 在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a molH2,容器内压强增大,平衡向右移动,CO的转化率增大。 (3)①原电池负极发生氧化反应,SO2失去电子生成SO42‾,配平得电极方程式:SO2+2H2O-2e-=4H++SO42- ②HSO3‾在电解池的阳极发生氧化反应,失去电子转化为SO42‾:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+ (4)等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,生成NH4HSO3,离子方程式为:SO2 + NH3+H2O=NH4++HSO3— ,NH4HSO3为酸式盐,在溶液中电离出H+,使溶液显酸性。 |
举一反三
(1)(广东)由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为:4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)===3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ΔH ①上述反应中,副产物矿渣可用来________。 ②已知相同条件下: 4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) ΔH1 2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) ΔH2 SiO2(s)+CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3 用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH=____________。 (2)(江苏)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知: ①Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) ΔH1=+64.39 kJ·mol-1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH2=-196.46 kJ·mol-1 ③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3=-285.84 kJ·mol-1 在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为______。 |
氨是最重要的化工产品之一。 (1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为________反应(填“吸热”或“放热”)。 CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。 (2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。 ①某温度下,向容积为10 L的密闭容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2,反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=______。该温度下平衡常数K的计算结果为_____。 ②为进一步提高CO2的平衡转化率,下列措施中能达到目的的是________。A.提高NH3的浓度 | B.增大压强 | C.及时转移生成的尿素 | D.使用更高效的催化剂 |
|
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130 ℃和180 ℃时,分别将0.50 mol CH4和a mol NO2充入1 L的密闭容器中发生反应,测得有关数据如下表:
实验 编号
| 温度
| 时间/min
| 0
| 10
| 20
| 40
| 50
| 1
| 130 ℃
| n(CH4)/mol
| 0.50
| 0.35
| 0.25
| 0.10
| 0.10
| 2
| 180 ℃
| n(CH4)/mol
| 0.50
| 0.30
| 0.18
|
| 0.15
| (1)开展实验1和实验2的目的是______________________________。 (2)180 ℃时,反应到40 min,体系________(填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是__________________________; CH4的平衡转化率为________。 (3)已知130 ℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程) (4)一定条件下,反应时间t与转化率α(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180 ℃时,压强为p2(设压强p2>p1)的变化曲线,并做必要的标注。
(5)根据已知求算:ΔH2=________。 CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1 CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2 |
已知25 ℃、101 kPa时,1 mol H2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出能量Q kJ,则下列热化学方程式书写正确的是 ( )。A.H2(g)+Br2(g)=2HBr(g) ΔH=-2Q kJ·mol-1 | B.H2(g)+Br2(l)=2HBr(g) ΔH=-Q kJ·mol-1 | C.H2(g)+Br2(g)=HBr(g)ΔH=+kJ·mol-1 | D.HBr(g)=H2(g)+Br2(g)ΔH=+kJ·mol-1 |
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下列各组变化中,ΔH或Q前者小于后者的一组是( )。 ①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH2 ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH1 H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2 ③t ℃时,在一定条件下,将1 mol SO2和1 mol O2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中,达到平衡状态时放出的热量分别为Q1、Q2 ④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ΔH1 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s) ΔH2 |
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