【題目】氮是動植物生長不可缺少的元素,氮在自然界中的循環(huán)對生命有重要意義。

(1)合成氨反應(yīng)為N2(g)+3H2(g) 2 NH3(g) H=-92.3kJ/mol,工業(yè)上為了提高H2的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是:____________________

A.使用催化劑 B.增大N2濃度 C增大壓強(qiáng) D.升高溫度 E.及時分離生成的NH3

(2)氮的氧化物屬大氣污染物,為變廢為寶可將NO和NO2按一定的比例通入NaOH溶液使之恰好完全被吸收生成NaNO2,寫出該反應(yīng)的離子方程式:_______________________________。

(3)NH3是重要的化工原料,用途廣泛,如合成尿素等。合成尿素原理分兩步:

CO2(g)+ 2 NH3(g)== NH2COONH4(s) H1=-159.5kJ/mol

NH2COONH4(s) == CO(NH2)2(s) + H2O(g) H2=+28.5kJ/mol

則2NH3(g)+ CO2(g)== CO(NH2)2(s) + H2O(g) H=____________kJ/mol

(4)向溫度為T容積為1L的剛性密閉容器中通入1molN2和3molH2發(fā)生N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的反應(yīng)。體系總壓強(qiáng)p與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表:

t/h

0

1

2

4

8

16

p/Mpa

30.0

28.0

26.5

25.5

25.0

25.0

則H2的平衡轉(zhuǎn)化率α(H2)=_____(保留1位小數(shù)),平衡常數(shù)K=_____(用分?jǐn)?shù)表示)。

(5)現(xiàn)有25℃時某濃度的氯化銨溶液中NH3H2O和NH4+的濃度隨pH的變化示意圖如圖Ⅰ所示,該溫度下NH3H2O電離平衡常數(shù)為____________(用a的代數(shù)式表示)。

(6)利用微生物的作用將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能即設(shè)計成微生物電池可用于同時處理含硝酸鈉和有機(jī)物的廢水,使NO3- 轉(zhuǎn)化為N2,裝置原理如圖Ⅱ(圖中有機(jī)物用C6H12O6表示)。寫出電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式:_________________________________________。

【答案】BCE NO+NO2+2OH-==2NO2- + H2O -131.0 33.3% 1/12 10a-14 2NO3- + 6H2O + 10e- = N2 + 12OH-

【解析】

本題是化學(xué)反應(yīng)原理的綜合題,主要考查蓋斯定律的應(yīng)用,電離平衡常數(shù)的計算,原電池原理,化學(xué)平衡的計算。(1)結(jié)合N2(g)+3H2(g) 2 NH3(g)可知,增大N2濃度增大壓強(qiáng)、及時分離生成的NH3可以提高H2的轉(zhuǎn)化率;

(2)NONO2通入NaOH溶液恰好完全被吸收生成NaNO2,據(jù)此分析;

(3)利用蓋斯定律計算該反應(yīng)的焓變;

(4)利用三段式,計算平衡時各物質(zhì)的濃度,并計算轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù);

(5)根據(jù)NH3H2O電離平衡常數(shù)表達(dá)式計算此時的電離平衡常數(shù)

(6)根據(jù)圖示電極b上的反應(yīng)為NO3-→N2,據(jù)此分析

(1)對于N2(g)+3H2(g) 2 NH3(g)的反應(yīng),A.使用催化劑,平衡不移動,H2的轉(zhuǎn)化率不變,故A項錯誤;

B.增大N2濃度,平衡正向移動,H2的轉(zhuǎn)化率增大,故B項正確;

C.增大壓強(qiáng),平衡正向移動,H2的轉(zhuǎn)化率增大,故C項錯誤;

D.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,H2的轉(zhuǎn)化率減小,故D項錯誤;

E.及時分離生成的NH3,平衡正向移動,H2的轉(zhuǎn)化率增大,故E項正確;

綜上,本題選BCE。

(2)NONO2按一定的比例通入NaOH溶液,完全反應(yīng)生成NaNO2,屬于價態(tài)歸中的氧化還原反應(yīng),配平得到NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+ H2O,離子反應(yīng)方程式為NO+NO2+2OH-==2NO2- + H2O,因此,本題答案為:NO+NO2+2OH-==2NO2- + H2O;

(3)CO2(g)+ 2NH3(g)= NH2COONH4(s)ΔH1=- 159.5kJ/mol ,NH2COONH4(s)= CO(NH22(s)+ H2O(g)ΔH2=+28.5kJ/mol ②,應(yīng)用蓋斯定律,①+②得,2NH3(g)+ CO2(g)= CO(NH22(s)+ H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH2=(-159.5kJ/mol)+(+28.5kJ/mol)=-131.0kJ/mol,因此,本題答案為:-131.0;

(4)由表可知,向體系中加入1molN23molH2,初始壓強(qiáng)為30Mpa,達(dá)到平衡時壓強(qiáng)為25Mpa,由壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知,n0:n=30:25 ,則n=10/3mol,設(shè)平衡時,消耗氮?dú)?/span>x mol,得到三段式為

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

n0 1mol 3mol 0mol

Δn x mol 3x mol 2x mol

n (1-x) mol (3-3x) mol 2x mol

1-x+3-3x+2x=10/3,解得x=1/3,故H2的平衡轉(zhuǎn)化率α(H2)=1mol/3mol×100%=33.3%;平衡常數(shù)K=c2(NH3)/c(N2)c3(H2)=(2/3)2/(2/3) ×23=1/12,因此,本題答案為:33.3%;1/12;

(5)NH3·H2O的電離方程式為NH3·H2ONH4++OH-,NH3·H2O的電離平衡常數(shù)=c(NH4+)·c(OH-)/c(NH3·H2O),由圖知當(dāng)c(NH4+)=c(NH3·H2O)時pH=a,此時c(H+)=10-amol/L,c(OH-)=10a-14mol/L,則NH3·H2O的電離平衡常數(shù)=10a-14,因此,本題答案為:10a-14;

(6)根據(jù)圖示電極b上的反應(yīng)為NO3-→N2,N元素的化合價由+5價降至0價,根據(jù)N守恒,2molNO3-得到10mol電子生成1molN2/span>,2NO3-+10e-→N2,結(jié)合原子守恒,電極b上的電極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,因此,本題答案為: 2NO3- + 6H2O + 10e- = N2 + 12OH-

練習(xí)冊系列答案
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【題目】研究人員研制出一種可作為魚雷和潛艇的儲備電源的新型電池——鋰水電池(結(jié)構(gòu)如圖),使用時加入水即可放電。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是(  )

A. 鋰為負(fù)極,鋼為正極B. 工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li-e=Li

C. 工作時OH向鋼電極移動D. 放電時電子的流向:鋰電極→導(dǎo)線→鋼電極

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A. nCH2=CH2

B. CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl

C. Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O

D. 3NO2+H2O===2HNO3+NO

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【題目】將一定量純凈的氨基甲酸銨(NH2COONH4)置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),下列可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是( )

A. 2v(NH3)=v(CO2) B. 密閉容器中總壓強(qiáng)不變

C. 密閉容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變 D. 密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變

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【題目】對利用甲烷消除NO2污染進(jìn)行研究,CH4+2NO2N2+CO2+2H2O。1L密閉容器中,控制不同溫度,分別加入0.50molCH41.2molNO2,測得n(CH4)隨時間變化的有關(guān)實驗數(shù)據(jù)見下表。

組別

溫度

時間/min

n/mol

0

10

20

40

50

T1

n(CH4)

0.50

0.35

0.25

0.10

0.10

T2

n(CH4)

0.50

0.30

0.18

0.15

下列說法正確的是( )

A. 由實驗數(shù)據(jù)可知實驗控制的溫度T2>T1

B. 組別中,0~20min內(nèi),NO2的降解速率為0.0125mol·L-1·min-1

C. 40min時,表格中T2對應(yīng)的數(shù)據(jù)為0.18

D. 0~10min內(nèi),CH4的降解速率①>②

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【題目】黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一,其爆炸的熱化學(xué)方程式為:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H=xkJ·mol-l

已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) H=akJ·mol-l

K2S(s)=S(s)+2K(s) H=bkJ·mol-l

2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H=ckJ·mol-l

下列說法正確的是

A. x>0 a<0

B. b<0 c<0

C. x=3a-b-c

D. 1mol (s)在空氣中不完全燃燒生成CO的焓變小于akJ·mol-1

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【題目】某實驗小組用下列裝置進(jìn)行乙醇催化氧化的實驗。

1)實驗過程中銅網(wǎng)出現(xiàn)紅色和黑色交替的現(xiàn)象,實際上是發(fā)生了兩個化學(xué)反應(yīng),請寫出它們的化學(xué)方程式_______、______

2)甲和乙兩個水浴作用不相同。甲的作用是________________,乙的作用是________________。

3)反應(yīng)進(jìn)行一段時間后,試管a中能收集到不同的物質(zhì),它們是_______;集氣瓶中收集到的氣體的主要成分是_______________。

4)若試管a中收集到的液體用紫色石蕊試紙檢驗,試紙顯紅色,說明液體中還有________________。要除去該物質(zhì),可先在混合液中加入________(填字母),然后再通過蒸餾即可除去。

a 氯化鈉溶液  b 苯  c 碳酸氫鈉溶液  d 四氯化碳

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【題目】H2I2在一定條件下能發(fā)生反應(yīng):H2(g) + I2(g)2HI(g) ΔH=-a kJ·mol1

已知:(ab、c均大于零)

下列說法不正確的是( )

A. 反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量

B. 斷開1 mol HH鍵和1 mol II鍵所需能量大于斷開2 mol HI鍵所需能量

C. 斷開2 mol HI鍵所需能量約為(c+b+a) kJ

D. 向密閉容器中加入2 mol H22 mol I2,充分反應(yīng)后放出的熱量小于2a kJ

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【題目】某同學(xué)用下圖所示裝置檢驗草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O,淡黃色)受熱分解的部分產(chǎn)物。下列說法正確的是( )

A. 通入N2的主要目的是防止空氣中的水蒸氣對產(chǎn)物檢驗產(chǎn)生影響

B. 若③和⑤中分別盛放足量NaOH溶液、CuO固體,可檢驗生成的CO

C. 實驗結(jié)束后,①中淡黃色粉末完全變成黑色,則產(chǎn)物一定為鐵

D. 若將④中的無水CaC12換成無水硫酸銅可檢驗分解生成的水蒸氣

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