(10分)(1) 氨是氮循环中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。(1)已知:H-H键能为436KJ·mol-1,N≡N键能为945 KJ·mol

(10分)(1) 氨是氮循环中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。(1)已知:H-H键能为436KJ·mol-1,N≡N键能为945 KJ·mol

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(10分)(1) 氨是氮循环中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)已知:H-H键能为436KJ·mol-1,N≡N键能为945 KJ·mol-1,N-H键能为391 KJ·mol-1。写出合成氨反应的热化学方程式:                               
(2)可逆反应N2 +3H22NH3 在恒容密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是   
①单位时问内生成n mo1 N2的同时生成3n mol H2
②单位时间内1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键断裂
③容器中N2、H2、NH3的物质的量为1:3:2
④常温下,混合气体的密度不再改变的状态
⑤常温下,混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(3)恒温下,往一个2L的密闭容器中充入2.6 mol H2和1 mol N2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所:
时间/min
5
10
15
20
25
30
C(NH3)/mol·L-1
0.08
0.14
0.18
0.20
0.20
0.20
     5min内,消耗N2的平均反应速率为     ;此条件下该反应的化学平衡常数K=        ;反应达到平衡后,若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol,化学平衡将向         (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(4)氨是氮肥工业的重要原料。某化肥厂以天然石膏矿(主要成分CaSO4)为原料生产铵态氮肥(NH4)2SO4,(已知Ksp(CaSO4)=7.10×10-5 Ksp(CaCO3)=4.96×10-9)其工艺流程如下:

请写出制备(NH4)2SO4的反应方程式:                                 
并利用有关数据简述上述反应能发生的原因                                            
答案
(1)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g);△H=-93 KJ·mol-1(2分)
(2)②⑤(选对1个1分,错选扣分,不出现负分,共2分)
(3)0.008 mol·L-1·min-1(1分)      0.1(1分)   逆反应(1分)
(4)CaSO4+(NH4)2CO3= (NH4)2SO4 +CaCO3↓(2分)
因为Ksp(CaSO4)=7.10×10-5Ksp(CaCO3)=4.96×10-9(1分)
解析
(1)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,即436KJ·mol-1×3+945 KJ·mol-1-391 KJ·mol-1×6=-93 KJ·mol-1,所以热化学方程式为N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g);△H=-93 KJ·mol-1
(2)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。①中反应速率的方向是相同的,不正确。
②中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,所以③不正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,④不正确。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以⑤可以说明。答案选②⑤。
(3)5min时氨气的浓度是0.08mol/L,所以氨气的反应速率是0.08mol/L÷5min=0.016mol/(L·min)。因为速率之比是相应的化学计量数之比,所以氮气的反应速率是
0.008mol/(L·min)。平衡时氨气的浓度是0.20mol/L,则消耗氮气和氢气的浓度分别是0.1mol/L、0.3mol/L。则平衡时氮气和氢气的浓度分别是0.5mol/L-0.1mol/L=0.4mol/L、1.3mol/L-0.3mol/L=1.0mol/L,所以平衡常数是。若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol,则此时H2、N2NH3的浓度分别为2.0mol/L、1.4mol/L、1.2mol/L,所以>0.1,所以平衡向逆反应方向移动。
(4)碳酸钙比硫酸钙的溶解度小,即Ksp(CaSO4)=7.10×10-5Ksp(CaCO3)=4.96×10-9,所以反应的方程式为CaSO4+(NH4)2CO3= (NH4)2SO4 +CaCO3↓。
举一反三
下列说法正确的是
A.pH=7的溶液一定是中性溶液
B.能自发进行的化学反应,不一定是△H<0、△S>0
C.吸热反应发生过程中要不断从外界获得能量,放热反应一定不需要吸收外界能量
D.Ksp不仅与难溶电解质的性质和温度有关,而且与溶液中的离子浓度有关

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(14分)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了普遍的重视。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:

下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。

①该反应是            (填“吸热”或“放热”)反应。
②反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?    (填“是”或“否”),原因是                           
(2)若将6mol CO2和8 mol H2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示(实线)。

①该条件下反应的平衡常数K=    。请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线。
②仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是      ,曲线Ⅱ对应的实验条件改变是    
③下列措施中能使H2转化率增大的是     。
A.升高温度B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来D.再充入3mol CO2和4mol H2
(3)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。已知:

写出CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式    
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(共10分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用焦炭与水蒸气在高温下的反应产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:
(1)、制水煤气的主要化学反应方程式为:                   
(2)、煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:                          
(3)、利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
  ① 2H2(g)CO(g)CH3OH(g)90.8 kJ
  ② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)23.5 kJ
  ③ CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)41.3 kJ
  总反应:3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)Q,其中Q     kJ;
  一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
     (填字母代号)。
a.低温高压                b.加入催化剂            c.减少CO2的浓度     d.增加CO的浓度
(4)、已知某温度下反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)在一密闭容器中进行到10min时恰好达平衡,测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L)
0.44
0.6
0.6
  比较此时正、逆反应速率数值(单位相同)的大小:(甲醇)   (水)(填“>”、“<”或“=”)。
  反应开始时(CH3OH)      
  该时间内的平均反应速率(CH3OH)     
  该温度下反应的平衡常数值为     。(精确到0.01)
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一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。
(1)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍:
 
则该反应的△H      0(选填“>” 或“<”)。
(2)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g)           △H1=-393.5kJ.mol-1
CO2(g)+C(s)=2CO(g)         △H2=+172.5kJ.mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g)          △H3=-296.0kJ.mol-1
请写出CO除SO2的热化学方程式                                          
(3)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O     CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数为9.0。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为            ,H2的平均生成速率为             
(4)下图中图1是一种新型燃料电池,它以CO为燃料,一定比例的Li2CO3Na2CO3熔融混合物为电解质,图2是粗铜精炼的装置图,现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

回答下列问题:
①写出A极发生的电极反应式                               
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验,则B极应该与       极(填“C”或“D”)相连。
③当消耗标准状况下2.24LCO时,C电极的质量变化为                
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下列说法中,不正确的是
A.一次电池、二次电池和燃料电池是三种常见的化学电源
B.用石墨作电极电解氯化钠溶液:2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2
C.原降冰片二烯(NBD)经光照转化成为四环烷(Q):,利用该反应可以贮存太阳能,则NBD的内能比Q的内能高
D.一种“人工固氮”的新方法是在光照条件下,N2在催化剂表面与水蒸气发生反应生成NH3和氧气。 己知:
化学键
N≡N
H‒O
N‒H
O=O
键能/kJ·mol-1
945
463
391
498
则“人工固氮”新方法的热化学方程式可表示为:
N2(g)+3H2O(g) 2NH3(g)+ 3/2O2(g);△H=+630kJ·mol-1
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