【題目】氨氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防科技中有著重要應(yīng)用,科研工作者對其進行者廣泛研究。回答:

(1)某課題組實現(xiàn)了在常濕常壓下,以氮氣和液態(tài)水為原料制備氨氣同時有氧氣生成。

已知,在一定溫度和壓強下,由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)的熱效應(yīng),稱為該物質(zhì)的生成熱(△H)。常溫常壓下、相關(guān)物質(zhì)的生成熱如下表所示:

物質(zhì)

NH3(s)

H20(1)

△H/ kJ·mo1-1

-46

-242

上述合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________。

(2)利用生物電池,以H2、N2為原料合成氨的裝置如下圖所示。

Q、R均為催化劑,據(jù)到示判斷,負極反應(yīng)的催化劑為___(填“Q”或“R”);正極的電極反應(yīng)式為_______________

(3)氨氣是工業(yè)制硝酸的主要原料之一,催化氧化步驟中發(fā)生的主要反應(yīng)如下:

I.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-906kJ/mol

II.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+ 6H2O(g)△H=-126kJ/mol

將固定比例NH3和O2的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器,反應(yīng)產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖1所示。

①催化氧化步驟中,最適宜的溫度為____(填“T1”或“T2”)。

②低于T1℃時,NO的產(chǎn)率較低的原因為_____。

③高于T2℃時,NO的產(chǎn)率降低的可能原因為_____(填選項字母)

A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)減小 C.反應(yīng)活化能增大 D.氨氣溶于水

④T2℃(T1>T2)時,向20L恒容密閉容器中充入2molNH3和2.75mo1O2,發(fā)生反應(yīng)I.反應(yīng)過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量的隨時間(t)變化關(guān)系如圖2所示。T2℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____;5min時,改變了某一外界條件,所改變的條件可能為__________。

【答案】 2N2(g)+6H2O(1)=3O2(g)+4NH3(g) △H=+1268kJ/mol Q N2+6H++6e-=2NH3 T2 溫度較低時,反應(yīng)速率慢,同時部分反應(yīng)物生成N2 AB 0.075 升高溫度或縮小容器容積

【解析】(1)由①N2+3H2=2NH3(g)此時熱效應(yīng)是(-46)kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)此時的熱效應(yīng)(-242)kJ/mol;①合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2N2(g)+6H2O(1)=3O2(g)+4NH3(g) △H=+1268kJ/mol

(2)根據(jù)原電池工作原理負極上失去電子,化合價升高,所以通氫氣的一端為負極,根據(jù)裝置圖Q為催化劑,通氮氣一極為正極,根據(jù)工作原理正極反應(yīng)式為:N2+6H++6e-=2NH3。

(3) ①制硝酸用NH3和氧氣反應(yīng)生成NO,NO與O2反應(yīng)生成NO2, NO2與水反應(yīng)生成硝酸。T2時NO的產(chǎn)率最高,因此最適宜的溫度是T2

低于T1時,反應(yīng)速率慢,同時部分反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為N2造成NO的產(chǎn)率較低。

A.催化劑活性受溫度影響,在一定溫度時催化劑催化效率最高,超過此溫度催化劑的活性降低了,故A正確; B.根據(jù)反應(yīng)方程式生成NO是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向進行,平衡常數(shù)減小,故B正確;C.活化能的大小不影響平衡移動,故C錯誤; D.這里的水為氣態(tài),所以氨氣溶于水是錯的。答案:A B 。

根據(jù)圖2,4min時達到平衡,c(NH3)=c(NO)=1/20mol.L-1,c(O2)=C(H2O)-1.5/20 mol.L-1,根據(jù)化學(xué)平衡表達式代入數(shù)據(jù)計算得K= 0.075

如果5min時氨氣和氧氣的物質(zhì)的量增大,NO和H2O(g)的物質(zhì)的量減小,說明改變這一條件平衡向逆反應(yīng)方向移動,因為I.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-906kJ/mol為放熱反應(yīng),也是氣體體積增大的反應(yīng),所以可能是升高溫度或縮小容器容積。如果5min時氨氣和氧氣的物質(zhì)的量減小,NO和H2O(g)的物質(zhì)的量增大,說明改變這一條件平衡向正反應(yīng)方向移動,所以可能是降低溫度或增大容器容積了。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】第四周期的元素,如:鈦(22Ti)、鐵(26Fe)、砷、硒、鋅等及其相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:

(1)基態(tài)Ti原子中,最高能層電子的電子云輪廓形狀為___________,與Ti同周期的所有過渡元素的基態(tài)原子中,最外層電子數(shù)與鈦不同的元素有______種。

(2)琥珀酸亞鐵片是用于缺鐵性貧血的預(yù)防和治療的常見藥物,臨床建議服用維生素C促進“亞鐵”的吸收,避免生成Fe3+,從結(jié)構(gòu)角度來看,F(xiàn)e2+ 易被氧化成Fe3+的原因是______________。

(3)SCN-離子可用于Fe3+的檢驗,其對應(yīng)的酸有兩種,分別為硫氰酸(H-S-C≡N)和異硫氰酸(H-N=C=S)。

①寫出與SCN-互為等電子體的一種微粒_________________(分子或離子);

②硫氰酸分子中π鍵和σ鍵的個數(shù)之比為___________;

③異硫氰酸的沸點比硫氰酸沸點高的原因是________________________

(4)成語“信口雌黃”中的雌黃分子式為As2S3,分子結(jié)構(gòu)如圖,As原子的雜化方式為____________,雌黃和SnCl2在鹽酸中反應(yīng)轉(zhuǎn)化為雌黃(As4S4)和SnCl4并放出H2S氣體,寫出該反應(yīng)方程式__________________________。SnCl4分子的空間構(gòu)型為______________。

(5)高子化合物CaC2的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。該物質(zhì)的電子式___________。一個晶胞含有的π鍵平均有___________個。

(6)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,圖中X和Y點所堆積的原子均為___________(填元素符號);該晶胞中硒原子所處空隙類型為___________(填“立方體”、“正四面體”或正八面體”),該種空隙的填充率為___________;若該晶胞密度為pgcm-3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1。用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,則晶胞參數(shù)a 為___________nm。

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【題目】下列關(guān)于元素周期表的說法正確的是(
A.能生成堿的金屬元素都在ⅠA族
B.原子序數(shù)為14的元素位于元素周期表的第3周期ⅣA族
C.稀有氣體元素原子的最外層電子數(shù)均為8
D.第二周期ⅣA族元素的原子核電荷數(shù)和中子數(shù)一定為6

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【題目】下列空氣成分中能供給呼吸的是(  。

A.氮氣B.氧氣C.二氧化碳D.稀有氣體

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【題目】將反應(yīng) Cu(s)+2Ag+(aq) == Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計成如圖所示原電池。下列說法中正確的是( )

A. 電極X是正極,其電極反應(yīng)為Cu-2e-== Cu2+

B. 銀電極板質(zhì)量逐漸減小,Y溶液中c(Ag+)增大

C. X電極質(zhì)量變化0.64 g時,Y溶液質(zhì)量變化2.16 g

D. 外電路中電流由銀極流向銅極

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【題目】下列敘述正確的是

A. 1H2H是不同的核素,它們的質(zhì)子數(shù)相同

B. 6Li7Li的質(zhì)子數(shù)相等,電子數(shù)也相等

C. 14C14N的質(zhì)量數(shù)相等,它們的中子數(shù)相等

D. 13C14C屬于同一種元素,它們的質(zhì)量數(shù)相等

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【題目】下圖是采用新能源儲能器件將CO2轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物,實現(xiàn)CO2的固定和儲能靈活應(yīng)用的裝置。儲能器件使用的Li-CO2電池組成為釕電極/CO2-飽和LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法正確的是

A. Li-CO2電池電解液由LiClO4DMSO溶于水得到

B. CO2的固定中每轉(zhuǎn)移8mole-,生成3mol氣體

C. 過程中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

D. 過程的釕電極的電極反應(yīng)式為2Li2CO3+C-4e-=4Li++3CO2

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【題目】2017年冬季,我國北方大部分地區(qū)出現(xiàn)嚴重霧霾天氣,引起霧霾的PM2.5微細粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有機顆粒物及揚塵等。城市霧霾中還含有銅等重金屬元素。

(1)N元素原子核外電子云的形狀有____________基態(tài)銅原子的價電子排布式為_______________,金屬銅的晶體中,銅原子的堆積方式為________________。

(2)NO中第一電離能較大的元素是___________;SO42-的空間構(gòu)型是_______________。

(3)霧霾中含有少量的水,組成水的氫元素和氧元素也能形成化合物H2O2,其中心原子的雜化軌道類型為______________,H2O2難溶于CCl4,其原因為__________________。

(4)PM2.5富含大量的有毒、有害物質(zhì)NO、CH3COOONO2(PAN)等。1molPAN中含σ鍵數(shù)目為__________;NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4該配合物中心離子的配位數(shù)為________________。

(5)測定大氣中PM2.5濃度的方法之一是β-射線吸收法,β-射線放射源可用85Kr。已Kr晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示設(shè)晶體中與每個Kr原子相鄰的Kr原子有m,晶胞中所含Kr原子有n,m/n=________________。

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【題目】在10 L密閉容器中,1 mol A和3 mol B在一定條件下反應(yīng):A(g)+xB(g)=2C(g),2 min后反應(yīng)達到平衡時,測得混合氣體共3.4 mol,生成0.4 mol C,則下列計算結(jié)果正確的是

A. 平衡時,容器內(nèi)的壓強是起始時的

B. x值等于3

C. A的轉(zhuǎn)化率為20%

D. B的平均反應(yīng)速率為0.4 mol·L-1·min-l

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