【题目】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=–41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=__。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是__(填序号)。
A.N2和H2的转化率相等
B.反应体系密度保持不变
C.保持不变
D.=2
②P1__P2(填“>”“<”“=”或“不确定”,下同);反应的平衡常数:B点__D点。
③C点H2的转化率为__;在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率:v(A)___v(B)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。
(3)已知阴极室溶液呈酸性,则阴极的电极反应式为__。反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时,吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为__L。
【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% < 2SO+4H++2e-=S2O
+2H2O 11.2
【解析】
利用盖斯定律求反应热;达到平衡时,正、逆反应速率相等,各物质的浓度不变,气体的总物质的量不变,以此判断;增大压强,平衡正向移动,平衡混合气体中氨气的百分含量增大;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小;起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),C点氨气的含量为50%,结合方程式计算;压强越大、温度越高,反应速率越快;根据图示可知,阴极通入的发生得电子的还原反应生成
,结合溶液为酸性书写阴极反应式;写出电解池的总反应,根据通过的氢离子物质的量可知转移电子的物质的量,吸收柱中生成的气体为氮气,然后利用电子守恒计算氮气的物质的量,最后根据V=nVm计算标况下体积。
I.(1)已知a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=–41.2kJ/mol
将a+b,可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= (+216.4-41.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol;
(2)①A.N2和H2的起始物料比为1:3,且按照1:3反应,则无论是否达到平衡状态,转化率都相等,N2和H2转化率相等不能用于判断是否达到平衡状态,A错误;
B.气体的总质量不变,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,恒压条件下,当反应体系密度保持不变时,说明体积不变,则达到平衡状态,B正确;
C. 保持不变,说明氢气、氨气的浓度不变,反应达到平衡状态,C正确;
D.达平衡时各物质的浓度保持不变,但不一定等于化学计量数之比, =2不能确定反应是否达到平衡状态,D错误;
故合理选项是BC;
②由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,平衡混合气体中氨气的百分含量增大,由图象可知P1<P2,该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则反应平衡常数:B点>D点;
③起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),C点氨气的含量为50%,设转化N2物质的量为xmol,则 则
,解得x=
,则C点H2的转化率为
,B点的压强、温度都比A点高,压强越大、温度越高,反应速率越大,所以v(A)<v(B);
II. (3) 根据图示可知,阴极通入的-发生得电子的还原反应生成
,则阴极反应式为:2
+4H++2e-=
+2H2O;反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时,吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为电解池的阳极水电离出的氢氧根离子放电生成氧气,发生反应为:2H2O-4e-=4H++O2↑,则电解池中总反应为:4
+4H+
2
+2H2O+O2↑,即转移4mol电子时有4mol氢离子通过质子交换膜,则反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时,转移电子的物质的量为2mol,生成1mol
,图示NO吸收柱中
失去电子被氧化成
,NO得到电子被还原成N2,根据得失电子守恒可知,吸收柱中生成N2的物质的量为:n(N2)=
=0.5mol,标况下0.5mol氮气的体积为:22.4L/mol×0.5mol=11.2L。
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【题目】将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(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H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。下列各项:①2v(NH3)=v(CO2) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中氨气的体积分数不变 ⑤密闭容器中c(NH3)不变,能判断该反应已经达到化学平衡状态的是( )
A.②③⑤B.②③④C.①④D.全部
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【题目】钇的常见化合价为+3价,我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10),工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。
已知:①该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表:
离子 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
Fe3+ | 2.1 | 3.1 |
Y3+ | 6.0 | 8.2 |
②在元素周期表中,铍元素和铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置,化学性质相似。
(1)写出Na2SiO3的一种用途________________________。
(2)欲从Na2SiO3和Na2BeO2混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。
① 最好选用盐酸和_______两种试剂,再通过必要的操作即可实现。
A.NaOH溶液 B.氨水 C.CO2 D.HNO3
② 写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式___________________________。
(3)常温下,反应Fe3++3H2O(g) Fe (OH)3↓+3H+的平衡常数K= ______。为使Fe3+沉淀完全,用氨水调节pH=a时,a应控制在_________范围内;继续加氨水调节pH =b发生反应的离子方程式为____________________________。
(4)煅烧草酸钇时发生分解反应,其固体产物为氧化钇,气体产物能使澄清石灰水变浑浊。写出草酸钇[Y2(C2O4)3·nH2O]煅烧的化学方程式___________________________________。
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【题目】9.6g 元素A与4.2g元素B含有相同的原子数,A和B原子核中质子数与中子数相等,已知A元素在其最高价氧化物中的含量是40%,在其氢化物中含量为94.1%。试计算A、B两元素的相对原子质量,并推算出它们在周期表中的位置。______________
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是( )
A.常温常压下,1.5g甲基(-CH3)中含有的电子数为NA
B.加热条件下,含0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,转移电子数小于0.2NA
C.常温下,1LpH=9的CH3COONa溶液中,发生电离的水分子数为1×10-9NA
D.0.lmol环氧乙烷()中含有的共价键数为0.3NA
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【题目】教材插图具有简洁而又内涵丰富的特点。请回答以下问题:
(1)第三周期的某主族元素,其第一至第五电离能数据如图1所示。则该元素对应的原子有___种不同运动状态的电子。
(2)如图2所示.每条折线表示周期表IVA–VIIA中的某一族元素氢化物的沸点变化。请解释AsH3比NH3沸点低的原因___。
(3)CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如图3所示。则该CO2晶体属于___晶体。
(4)第一电离能介于Al、P之间的第三周期元素有__种。BCl3中B原子的杂化方式为___。
(5)Fe的一种晶体如甲、乙所示,若按甲虚线方向切乙得到的A-D图示中正确的是__(填字母标号)。
铁原子的配位数是___,假设铁原子的半径是rcm,该晶体的密度是ρg/cm3,则铁的相对原子质量为___(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
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【题目】某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、HCO、Cl-、NO
六种离子中的几种。进行下列实验:
①取少量溶液滴加KSCN溶液,溶液呈红色;
②另取少量原溶液滴加盐酸,溶液的棕黄色加深。
据此可以推断,该溶液中一定大量存在的阴离子是( )
A. I- B. HCO C. Cl- D. NO
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【题目】某同学用下列装置进行有关Cl2的实验。下列说法不正确的是( )
A.图I中:实验现象证明氯气无漂白作用,氯水有漂白作用
B.图II中:收集氯气
C.图IV中:若气球干瘪,证明可与NaOH溶液反应
D.图III中:生成棕黄色的烟,加少量水溶解得到蓝绿色溶液
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【题目】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是
A. 通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B. 该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C. 负极反应为2H2O–4e–=O2+4H+,负极区溶液pH降低
D. 当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
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