氮元素的单质及其化合物的研究和应用在工农业生产中有着非常重要的地位。工业制硝酸的主要反应之一是(1)如果将4mol NH3和5mol O2放入容器中,达到平衡时

氮元素的单质及其化合物的研究和应用在工农业生产中有着非常重要的地位。工业制硝酸的主要反应之一是(1)如果将4mol NH3和5mol O2放入容器中,达到平衡时

题型:不详难度:来源:
氮元素的单质及其化合物的研究和应用在工农业生产中有着非常重要的地位。工业制硝酸的主要反应之一是
(1)如果将4mol NH3和5mol O2放入容器中,达到平衡时放出热量0.8akJ,则平衡时NH3的转化率为     
(2)在一定条件下,容积固定的密闭容器中进行上述反应,NO的浓度与时间关系如图所示,则NO的a、b、c三点的反应速率v(a正)、v(b逆)、v(c正)的大小关系是         

(3)t℃时,在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度如下表:

①第2min到第4mim,反应速率v(O2)=            
②第2min时改变了条件,改变的条件可能是         (从所给选项中选择);
A.降低温度B.增加了生成物C.减小压强 D.使用了高效催化剂
③在与第4min相同的温度下,若起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为2moI/L,则该反应       (填“正反应方向进行”、“逆反应方向进行”、“不移动”)。
(4)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,在温度70—95℃时,工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2,尿素与NO、NO2三者等物质的量反应的化学方程式为         
(5)目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:


则1mol甲烷直接将NO2还原为N2的烩变为____         
答案
(14分,每空2分)(1)80%  (2)υ(a正)>υ(b逆)=υ(c正)
(3)①0.75mol/(L·min)(不带单位给1分) ②D ③正反应方向进行
(4)CO(NH2)2+NO+NO2CO2+2N2+2H2O
(5)△H=-867kJ/mol(或-867kJ·mol-1)(无负号不给分)
解析

试题分析:(1)根据热化学方程式可知,若达到平衡时放出热量0.8akJ,则消耗氨气的物质的量是=3.2mol,所以氨气的转化率是×100%=80%。
(2)根据图像可知,a点煤油达到平衡状态,b和c点NO的浓度不再发生变化,属于平衡状态,因此NO的a、b、c三点的反应速率v(a正)、v(b逆)、v(c正)的大小关系是υ(a正)>υ(b逆)=υ(c正)。
(3)①根据表中数据可知,第2min到第4mim内氧气的浓度减少了4.5mol/L-3.0mol=1.5mol/L,所以反应速率v(O2)=1.5mol/L÷2min=0.75mol/(L·min)。
②根据表中数据可知,前2分钟内氧气的浓度减少5.5mol/L-4.5mol=1.0mol/L,即第2min时反应速率明显高于前2分钟的反应速率,所以改变的条件可能是使用了高效催化剂,答案选D。
③根据表中数据可知,平衡时NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度(2moI/L)分别是2.0、3.0、2.0、3.0,所以该温度下反应的平衡常数K=。如果起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为2moI/L,则此时Q==0.5>,所以该反应正反应方向进行。
(4)根据原子守恒可知,反应中除了生成氮气以外,还有CO2和水产生,则该反应的化学方程式是CO(NH2)2+NO+NO2CO2+2N2+2H2O。
(5)根据盖斯定律可知,两式相加即得到2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g),所以该反应的反应热△H=-574kJ/mol-1160kJ/mol=-1734kJ/mol,则1mol甲烷直接将NO2还原为N2的烩变为△H=-1734kJ/mol÷2=-867kJ/mol。
举一反三
尿素(H2NCONH2)是有机态氮肥,在农业生产中有着非常重要的作用。
(1)工业上合成尿素的反应分两步进行:
第一步:2NH3(l)+CO2H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4 (l) H2O+ H2NCONH2(l)△H2
某化学学习小组模拟工业上合成尿素的条件,在体积为1 L的密闭容器中投入4 mol NH3和1 mol CO2,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图I所示。

①已知总反应的快慢是由较慢的一步反应决定的。则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定,总反应进行到______min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图II所示,则ΔH2______0(填“>”、“<”或“=”。)
(2)该小组将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/Kpa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/10-3mol/L
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
 
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的标志是____________。
A.2V(NH3)=V(CO2)                   B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变      D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,计算25.0°C时该分解反应的平衡常数为______(保留小数点后一位)。
(3)已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)   △H1=+180.6KJ/mol
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   △H2=-92.4KJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H3=-483.6KJ/mol
则4NO(g)+4NH3(g) +O2(g)= 4N2(g)+6 H2O(g)的△H=___kJ • mol-1
(4)尿素燃料电池的结构如图所示。其工作时负极电极反应式可表示为______。

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近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物。在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。
(1)已知: 
①  N2(g)+O2(g)=2NO(g)         △H=+180.5kJ/mo1
② 2C(s)+O2(g)=2CO(g)        △H=-221.0kJ/mo1
③  C(s)+O2(g)=CO2(g)          △H=-393.5kJ/mo1
尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=      
(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:


请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响);
①前2s内的平均反应速率v(N2)=         
②在该温度下,反应的平衡常数K=          L·mo1-1(写出计算结果)。
③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明       (填字母)
A.该反应的反应物混合后很不稳定
B.该反应一旦发生将在很短的时间内完成
C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小
D.该反应在一定条件下能自发进行
E.该反应使用催化剂意义不大
(3)为节约能源,减少污染,该研究小组继续探究一种高铁电池,这是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为

该电池放电时负极反应式为                                 ,每有1mo1K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为      ,充电时阳极反应式为                                                    
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目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g)           △H= _1275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g)                     △H= _556.0 kJ·mol-1
③H2O(l) = H2O(g)                             △H="+" 44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                         
(2)某同学利用甲醇燃料电池为电源,设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。则电源中a极为  极(填“正”或“负”),其电极反应式为                        。装置上端A极电极材料是    (填化学式),B电极上的电极反应式为                  

(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g),得到如下三组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①该反应的正反应为        (填“吸”或“放”)热反应。
②实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为              
③900℃时,按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器,则此时反应的v(正)   v(逆)(填“>”“<”或“=”中之一)。
④实验3跟实验2相比,改变的条件可能是                 
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下列有关说法正确的是
A.4CuO(s)=2Cu2O(s)-+O2(g)在室温下不能自发进行,说明该反应△H<0
B.生铁和纯铁同时放入海水中,纯铁更易腐蚀
C.常温下,PbSO4易溶于pH=7的CH3COONH4溶液,说明((CH3COO)2Pb是弱电解质
D.H2S(g)+FeO(s) FeS(s)+H2O(g),其他条件不变时增大压强,反应速v(H2S)和H2S的平衡转化率均增大

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下列有关说法正确的是
A.一定条件下,使用催化剂能加快反应速率但不能改变平衡转化率
B.氢氧燃料电池的能量转换形式仅为化学能转化为电能
C.在NH4HSO4溶液中由于NH4+的水解促进了水的电离,所以水的电离程度增大
D.在一密闭容器中发生2SO2+O22SO3反应,增大压强,平衡会正向移动,的值增大

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