【題目】氮的固定和氮的循環(huán)是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題。
(1)下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K 值。
反應(yīng) | 大氣固氮N2(g)+O2(g)2NO(g) | 工業(yè)固氮N2(g)+3H2(g)2NH3(g) | |||
溫度/℃ | 27 | 2000 | 25 | 400 | 450 |
K | 3.84×10-31 | 0.1 | 5×108 | 0.507 | 0.152 |
①分析數(shù)據(jù)可知:人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因____。
②從平衡視角考慮工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件,但實際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇 500℃左右的高溫, 解釋其可能的原因_____。
(2)工業(yè)固氮反應(yīng)中,在其他條件相同時,分別測定 N2 的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(р1、р2)下隨溫度變化的曲線,下圖所示的圖示中,正確的是_____(填“A”或“B”);比較р1、р2的大小關(guān)系_____。
(3)下圖是某壓強下,N2 與H2 按體積比1∶3投料時,反應(yīng)混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線。其中一條是經(jīng)過一定時間反應(yīng)后的曲線,另一條是平衡時的曲線。
①圖中b 點,v(正)_____v(逆)。(填“>”、“=”或“<”)
②圖中a 點,容器內(nèi)氣體 n(N2):n(NH3)=_____。
(4)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1;2H2(g) +O2(g)2H2O(l)△H=-575.6kJ·mol-1;近年,又有科學(xué)家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下氮氣與液態(tài)水合成氨氣,同時產(chǎn)生氧氣的新思路,則該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為:_____。
(5)NH3在一定條件下可被氧化。
已知:。4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)ΔH=﹣1298kJ/mol
ⅱ.
① 斷開 1 mol H-O 鍵與斷開 1 mol H-N 鍵所需能量相差約_____kJ;
② H-O 鍵比 H-N 鍵(填“強”或“弱”)_____。
【答案】大氣固氮為吸熱反應(yīng),溫度高達(dá)2000℃時,K值仍然很小,正向進行的程度很小,轉(zhuǎn)化率很低,不適合大規(guī)模生產(chǎn) 溫度在500℃左右時催化劑活性最高,反應(yīng)速率較快,達(dá)到平衡需要的時間較短,從反應(yīng)速率和催化劑的活性等角度考慮,選擇500℃左右更合適 A p2>p1 > 1∶4 2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) △H=+1542 kJmol-1 75 強
【解析】
(1)根據(jù)溫度對化學(xué)平衡常數(shù)K的影響結(jié)合K的含義分析解答;
(2)合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),結(jié)合溫度和壓強對平衡移動的影響分析解答;
(3)根據(jù)圖象結(jié)合影響平衡的因素,a點所在曲線是平衡曲線、b點所在曲線是經(jīng)過一定時間反應(yīng)后的曲線,結(jié)合三段式計算解答;
(4)根據(jù)蓋斯定律分析解答;
(5)根據(jù)焓變ΔH=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和計算解答。
(1)①由表格數(shù)據(jù)可知,由表格數(shù)據(jù)可知,溫度越高,大氣固氮反應(yīng)的K越大,說明大氣固氮的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),2000℃時,K=0.1,K值很小,即轉(zhuǎn)化率很小,不適合大規(guī)模生產(chǎn),所以人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮,故答案為:大氣固氮為吸熱反應(yīng),溫度高達(dá)2000℃時,K值都很小,正向進行的程度很小,轉(zhuǎn)化率很低,不適合大規(guī)模生產(chǎn);
②由表格數(shù)據(jù)可知,溫度越高,合成氨反應(yīng)的K越小,說明合成氨氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng),合成氨反應(yīng)中,溫度越高,反應(yīng)速率越快,但是該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度高轉(zhuǎn)化率會降低,在500℃左右催化劑活性最高,所以從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右最合適,故答案為:溫度在500℃左右催化劑活性最高,反應(yīng)速率較快,達(dá)到平衡需要的時間較短,從反應(yīng)速率和催化劑的活性等角度考慮,選擇500℃左右更合適;
(2)合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小,所以圖A正確,B錯誤;反應(yīng)N2 (g)+3H2 (g) 2NH3(g)的正方向為體積減小的反應(yīng),增大壓強,平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率增大,p2的轉(zhuǎn)化率大,則p2大,故答案為:A;p2>p1;
(3) 根據(jù)圖知,a點所在曲線是平衡曲線、b點所在曲線是經(jīng)過一定時間反應(yīng)后的曲線。
①圖中b點,氨氣的體積分?jǐn)?shù)逐漸增加,可知向正反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,故答案為:>;
②圖中a點,設(shè)反應(yīng)的N2為x,
平衡時,氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%時,則=50%,解得:x=,則n(N2):n(NH3)=∶=1∶4,故答案為:1∶4;
(4)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJmol-1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(l) △H=-575.6kJmol-1,由蓋斯定律:①×2-②×3得2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) △H=(-92.4kJmol-1)×2-(-575.6kJmol-1)×3=+1542 kJmol-1,故答案為:2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) △H=+1542 kJmol-1;
(5)①根據(jù)4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1298kJ/mol,可知12E(H-N)+3×498kJ/mol-2×946kJ/mol-12E(H-O)=-1298kJ/mol,得E(H-O)- E(H-N)=75kJ/mol,故答案為:75;
②根據(jù)E(H-O)- E(H-N)=75kJ/mol,可知H-O 鍵比H-N鍵強,故答案為:強。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】據(jù)報道,我國科學(xué)家研制出以石墨烯為載體的催化劑,在 25℃下用 H2O2 直接將 CH4轉(zhuǎn)化為含氧有機物,其主要原理如下圖所示:
下列說法不正確的是
A.上圖中 代表 H2O2
B.由上圖可知,步驟 iv 生成的 H2O,其中的 H 原子全部來自 H2O2
C.步驟 i、ii 的總反應(yīng)方程式是CH4+H2O2 CH3OH+H2O
D.根據(jù)以上原理,推測步驟 vi 生成 HCOOH 和 H2O
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】四種短周期元素X、Y、Z和W在周期表中的位置如圖所示,其中W元素的原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍。下列說法正確的是
A.原子半徑大。W>Y>Z
B.X的氫化物與Z的氫化物可以發(fā)生反應(yīng)
C.氧化物對應(yīng)水化物的酸性:Z>Y>W
D.氫化物的穩(wěn)定性:Y>Z
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列圖示與對應(yīng)的敘述不相符合的是( )
A.表示弱電解質(zhì)在水中建立電離平衡的過程
B.表示強堿滴定強酸的滴定曲線
C.表示等體積等pH的弱酸HA和強酸HB加水稀釋過程中的pH變化趨勢
D.表示密閉容器中達(dá)到平衡后,恒壓升高溫度過程中,的轉(zhuǎn)化率變化趨勢
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】25℃時,用0.10 mol/L的氨水滴定10.0 mLa mol/L的鹽酸,溶液的pH與氨水體積(V)的關(guān)系如圖所示。已知:N點溶液中存在:c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)。下列說法不正確的是( )
A.a=0.10
B.N、P兩點溶液中水的電離程度:N<P
C.M、N兩點溶液中NH4+的物質(zhì)的量之比大于1:2
D.Q點溶液中存在:2c(OH-)-2c(H+)=c(NH4+)-c(NH3·H2O)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某實驗小組對FeCl3分別與Na2SO3、NaHSO3的反應(yīng)進行探究。
(甲同學(xué)的實驗)
裝置 | 編號 | 試劑X | 實驗現(xiàn)象 |
I | Na2SO3溶液(pH≈9) | 閉合開關(guān)后靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) | |
II | NaHSO3溶液(pH≈5) | 閉合開關(guān)后靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn) |
(1)配制FeCl3溶液時,先將FeCl3溶于濃鹽酸,再稀釋至指定濃度。結(jié)合化學(xué)用語說明濃鹽酸的作用:。
(2)甲同學(xué)探究實驗I的電極產(chǎn)物______________。
①取少量Na2SO3溶液電極附近的混合液,加入______________,產(chǎn)生白色沉淀,證明產(chǎn)生了。
②該同學(xué)又設(shè)計實驗探究另一電極的產(chǎn)物,其實驗方案為______________。
(3)實驗I中負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________。
(乙同學(xué)的實驗)
乙同學(xué)進一步探究FeCl3溶液與NaHSO3溶液能否發(fā)生反應(yīng),設(shè)計、完成實驗并記錄如下:
裝置 | 編號 | 反應(yīng)時間 | 實驗現(xiàn)象 |
III | 0~1 min | 產(chǎn)生紅色沉淀,有刺激性氣味氣體逸出 | |
1~30 min | 沉淀迅速溶解形成紅色溶液,隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬髱缀鯚o色 | ||
30 min后 | 與空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色,隨后逐漸變?yōu)闇\橙色 |
(4)乙同學(xué)認(rèn)為刺激性氣味氣體的產(chǎn)生原因有兩種可能,用離子方程式表示②的可能原因。
① Fe3++3 Fe(OH)3 +3SO2;②______________。
(5)查閱資料:溶液中Fe3+、、OH-三種微粒會形成紅色配合物并存在如下轉(zhuǎn)化:
從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個角度解釋1~30 min的實驗現(xiàn)象:______________。
(6)解釋30 min后上層溶液又變?yōu)闇\紅色的可能原因:______________。
(實驗反思)
(7)分別對比I和II、II和III,FeCl3能否與Na2SO3或NaHSO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)和有關(guān)(寫出兩條)______________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】[Zn(CN)4]2-在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應(yīng):4HCHO+[Zn(CN)4]2+4H++4H2O= [Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN,HOCH2CN的結(jié)構(gòu)簡式如下圖所示,下列說法不正確的是
A. HOCH2CN分子中沒有手性碳原子
B. 1mol HOCH2CN分子中含有σ鍵的物質(zhì)的量為5mol
C. [Zn(CN)4]2-和[Zn(H2O)4]2+的中心原子配位數(shù)均為4
D. HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型分別是sp3和sp雜化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】膽礬CuSO4·5H2O可寫[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其結(jié)構(gòu)示意圖如下:
下列有關(guān)膽礬的說法正確的是( )
A. Cu2+的價電子排布式為3d84s1
B. 所有氧原子都采取sp3雜化
C. 氧原子參與形成離子鍵、配位鍵和氫鍵三種化學(xué)鍵
D. 膽礬中的水在不同溫度下會分步失去
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