合成氨工业对国防具有重要意义,如制硝酸、合成纤维以及染料等(1)已知某些化学键的键能数据如下表:化学键N≡NH—HN—H键能kJ·mol-1946436390
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合成氨工业对国防具有重要意义,如制硝酸、合成纤维以及染料等 (1)已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键
| N≡N
| H—H
| N—H
| 键能kJ·mol-1
| 946
| 436
| 390
| 合成氨的热化学反应方程式为 。 (2)常温下,向饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2,有NaHCO3固体析出,该反应的化学方程式为 ;所得溶液中离子的电荷守恒式是 ;若向饱和NaCl与饱和CO2的混合溶液中通入氨气,则没有NaHCO3固体析出,原因是 。 (3)氨氮废水(含NH3、NaOH和Na2SO4)超标排放会造成水体富营养化。右图通过直接电化学氧化法有效除去某工厂氨气。其中阴离子的流动方向为 (填“向a极”或“向b极”),电解过程中,b极区的pH (填“增大”或“减小”或“不变”),阳极反应方程式为 。 |
答案
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-86kJ/mol (2)NaCl+CO2+NH3·H2O=NH4Cl+NaHCO3↓ c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-) 二氧化碳的溶解度小,生成的碳酸氢铵太少,故没有碳酸氢钠析出 (3)向a极 增大 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O |
解析
试题分析:(1)旧键断裂吸热:946+3×436=2254kJ;新建合成放热:6×390=2340kJ;放热多,化学反应表现 为放热,放出热量86kJ,不难写出相关热化学方程式,同时注意:标明物质的聚集状态;标明单位: kJ·mol-1。(2)根据反应物和产物,利用守恒定律,不难写出相关方程式;根据溶液呈电中性,正电荷总 数等于负电荷总数,写出电荷守恒;二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子浓度很小, 故没有碳酸氢钠析出。(3)阴离子移向阳极;阳极氢离子放电,剩余氢氧根离子,溶液pH增大。 |
举一反三
以甲醇为替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施。 (1)CO、CO2可用于甲醇的合成,其相关反应的热化学方程式如下: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=" -102.5" kJ·mol-1 CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) △H="-42.9" kJ·mol-1 则反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H= kJ·mol-1 反应CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g)的平衡常数K的表达式为 。 (2)用CO2合成甲醇时可选用亚铬酸锌(ZnCr2O4)或CuCl为催化剂。 ①工业制备亚铬酸锌是用CO还原ZnCrO4·H2O,同时生成ZnO。该反应的化学方程式是 。以亚铬酸锌为催化剂时,工业上的适宜温度是:350℃~420℃,可能的原因是 。 ② CuCl是不溶于水的白色固体,制备时向CuCl2溶液中加入过量铜粉,发生反应CuCl2+Cu=2CuC1。在实验过程中应先加入浓盐酸,发生反应CuCl + HClH[CuCl2]。反应结束后将溶液倒入蒸馏水中有CuCl生成。实验过程中加入浓盐酸的目的是 。当c(Cl-)=2×10-3 mol·L—1时, c(Cu+-)= mol·L—1。已知:Ksp(CuCl)=1.7×10-7 (3)直接甲醇燃料电池结构如图所示,则负极反应是 。
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氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题:
(1)图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0,)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1(c>0) 请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________; (2)图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时,N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示)。已知三个条件下起始加入浓度均为:c(N2)=0.1mol·L-1,c(H2)=0.3mol·L-1;合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0 ①计算在a达平衡时H2的转化率为______; ②由图2可知,b、c各有一个条件与a不同,则c的条件改变可能是______; 试写出判断b与a条件不同的理由____________; (3)利用图2中c条件下合成氨(容积固定)。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:
①试确定K1的相对大小,K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”) ②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母)。 A.容器内NH3的浓度保持不变 B.2v(N2)(正)=v(H2)(逆) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 (4)①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。 ②250C时,将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后,所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是 A.[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-] B.[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+] C.[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-] D.[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-] |
氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。 (1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下: ①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1 ②NH2CO2NH4(s)=CO (NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1 ③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1 则a为 。 (2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为: A. 0.6~0.7 B. 1~1.1 C. 1.5~1.61 生产中应选用水碳比的数值为 (选填序号)。 ②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是 。 (3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为: NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。 ①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)= (空气中氧气的体积含量大约为20%)。 ②下图是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %。
(4)下图表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。生产中可分离出的物质A的化学式为 。
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高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为: Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5 kJ·(mol-1 (1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1 则反应:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H= kJ·mol-1 (2)冶炼铁反应 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常数表达式K= ,温度降低后,K值 .(填“增大”、“不变”或“减小”)。 (3)在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L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.
| Fe2 O3
| CO
| Fe
| CO2
| 甲容器
| 1.0 mol
| 1.0 mol
| 1.0 mol
| 1.0 mol
| 乙容器
| 1.0 mol
| 2.0 mol
| 1.0 mol
| 1.0 mol
| ①甲容器中CO的平衡转化率为 ②下列说法正确的是 (填字母)。 a.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器 b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3 c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态 d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态 (4)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。 ①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 (填编号)。
②在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图:A电极对应的金属是 (写元素名称),B电极的电极反应式是 。 ③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因 。 |
短周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。A是周期表中原子半径最小的元素,B原子的价电子数等于该元素最低化合价的绝对值,C与D能形成D2C和D2C2两种化合物,而D是同周期中金属性最强的元素,E的负一价离子与C和A形成的某种化合物分子含有相同的电子数。 (1)A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为 。 (2)已知:①E-E→2E·;△H=+a kJ·mol-1 ② 2A·→A-A;△H=-b kJ·mol-1 ③E·+A·→A-E;△H=-c kJ·mol-1(“·”表示形成共价键所提供的电子) 写出298K时,A2与E2反应的热化学方程式 。 (3)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)X(g);△H=-dJ·mol-1(d>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验
| 甲
| 乙
| 丙
| 初始投料
| 2 molA2、1 molBC
| 1 molX
| 4 molA2、2 molBC
| 平衡时n(X)
| 0.5mol
| n2
| n3
| 反应的能量变化
| 放出Q1kJ
| 吸收Q2kJ
| 放出Q3kJ
| 体系的压强
| P1
| P2
| P3
| 反应物的转化率
| α1
| α2
| α3
| ①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则该时间段内A2的平均反应速率v(A2) 。 ②该温度下此反应的平衡常数K的值为 。 ③三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 (填序号)。 A.α1+α2=1 B.Q1+Q2=d C.α3<α1 D.P3<2P1=2P2 E.n2<n3<1.0mol F.Q3=2Q1 ④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体系体积压缩到1L,若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为65.5%,请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。 |
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