【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=__________。平衡时H2的转化率为__________%。
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有__________。
A.加了催化剂
B.增大容器体积
C.降低反应体系的温度
D.加入一定量N2
(3)若在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K3 | 0.5 |
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1__________K2(填“<”“>”或“=”);
②400℃时,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为__________。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,则该反应的v(N2)正__________v(N2)逆(填“<”“>”或“=”)。
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论,联系合成氨的生产实际,你认为下列说法不正确的是__________。
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
B.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益
【答案】0.01mol·L-1·min-1 50 C、D > 2 > C
【解析】
(1)初始投料为0.2mol的N2和0.6mol的H2,容器体积为2L,根据题意列三段式有:
据以上分析进行反应速率和转化率的计算;
(2)不增加氢气的量平衡正向移动可以提供氢气的转化率;
(3)②先计算浓度商,与平衡常数进行比较,判断平衡移动方向。
(1)根据三段式可知5min内△c(N2)=0.05mol/L,所以v(N2)==0.01mol·L-1·min-1;△c(H2)=0.15mol/L,α(H2)=
×100%=50%;
(2)A.催化剂不改变平衡移动,不能改变氢气的转化率,故A不选;
B.增大容器体积,压强减小,平衡会向压强增大的方向,即逆向移动,氢气的转化率减小,故B不选;
C.该反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,氢气转化率增大,故C选;
D.加入一定量的氮气,平衡正向移动,氢气转化率增大,故D选;
综上所述选CD;
(3)①因ΔH<0,升高温度,K减小,所以K1>K2;
②根据表格数据可知400℃时N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为0.5,则反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的平衡常数为2;当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,容器体积为0.5L,所以浓度商Qc=
=0.89<2,所以平衡正向移动,即v(N2)正>v(N2)逆;
(4)A.根据影响化学反应速率的因素,可指导怎样在一定时间内快出产品,故A正确;
B.结合影响化学平衡的因素,采用合适的外界条件,使平衡向正反应方向移动,可提高产率,故B正确;
C.催化剂只改变反应速率,不能提高产率,故C错误;
D.在一定的反应速率的前提下,尽可能使平衡向正反应方向移动,可提高化工生产的综合经济效益,故D正确.
故选C。
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【题目】有机物F用于制造香精,可利用下列路线合成。回答下列问题:
(1)A的化学名称是___。
(2)B的结构简式是___。
(3)①~⑥中属于取代反应的有___(填序号)。
(4)反应⑥的化学方程式为___。
(5)C有多种同分异构体,与C具有相同官能团的有__种(不包括C),其中核磁共振氢谱为四组峰的结构简式为___(任写一种)。
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【题目】三硫化四磷用于制造火柴即火柴盒摩擦面,分子结构如图所示。下列有关三硫化四磷的说法正确的是( )
A. 该物质中磷元素的化合价为+3
B. 22 g P4S3含硫原子数目约为1.806×1023
C. 该物质分子结构中S、P最外层电子数均不为8
D. 该物质分子中全是极性共价键
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【题目】工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
(1)金属M为__________,操作1为___________。
(2)加入H2O2的作用是(用离子方程式表示)________,加入氨水的作用是________。
(3)充分焙烧的化学方程式为____________。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是___________,90℃时Ksp(Li2CO3)的值为___________。
温度/℃ | 10 | 30 | 60 | 90 |
浓度/molL-1 | 0.21 | 0.17 | 0.14 | 0.10 |
(5)用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂,阳极生成两种气体,则阳极的电极反应式为__________。
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【题目】铬是一种银白色的坚硬金属,铬的工业用途很广,主要有金属加工、电镀、制革行业,这些行业排放的废水和废气是环境中的主要污染源。请回答下面与铬有关的一些问题。
(1)工业上冶炼铬的主要步骤如图1所示:
①已知步骤Ⅱ的反应方程式为:8Na2CrO4+6Na2S+23H2O=8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH。该反应中氧化剂是___(填化学式),生成1molCr(OH)3时转移电子的物质的量为___mol;
②步骤IV中电解Cr2O3的阳极反应式为___;
(2)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如图2,A为电源的___(填“正极”“负极”),阳极区溶液中发生的氧化还原反应为___。
(3)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度。它是在强酸并加热条件下,用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量,换算成相当于O2的含量(以mg/L计)。某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量(COD),过程如下:
Ⅰ.取VamL水样于锥形瓶,加入10.00mL0.2500mol/L K2Cr2O7溶液;
Ⅱ.加碎瓷片少许,然后慢慢加入少量硫酸,混合均匀,加热;
Ⅲ.反应完毕后,冷却,加指示剂,用cmol/L的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定。终点时消耗硫酸亚铁铵溶液VbmL(此步操作的目的是用Fe2+把多余的Cr2O72-反应成Cr3+)。
①Ⅰ中,量取K2Cr2O7溶液的仪器是___;
②Ⅱ中,碎瓷片的作用是___;
③该水样的化学需氧量COD=___(用含c、Va、Vb的表达式表示)。
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【题目】2019年3月,我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池,其原理如图所示。下列说法不正确的是
A. 放电时B电极反应式为:I2+2e-=2I-
B. 放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C. M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜
D. 充电时,A极增重65g时,C区增加离子数为4NA
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【题目】合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为:
合成塔和接触室中的反应分别为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H﹤0; 2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) △H﹤0
(1)写出流程中设备的名称:B____________,X___________。
(2)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是_________________。
(3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是____________(填序号)。
①硫酸工业 ②合成氨工业 ③硝酸工业
(4)工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是_______________________。
(5)工业生产中常用氨——酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的。硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是_____________。
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【题目】一定温度下,在三个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。各容器中起始物质的量浓度与反应温度如下表所示:
容器 | 温度/℃ | 起始物质的量浓度/(mol·L-1) | |||
NO(g) | CO(g) | N2 | CO2 | ||
甲 | T1 | 0.10 | 0.10 | 0 | 0 |
乙 | T2 | 0 | 0 | 0.10 | 0.20 |
丙 | T2 | 0.10 | 0.10 | 0 | 0 |
反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的正反应为放热反应,平衡常数K(T1)<K(T2)
B.乙容器中反应达到平衡时,N2的转化率小于40%
C.达到平衡时,乙容器中的压强一定大于甲容器的2倍
D.丙容器中反应达到平衡后,再充入0.10 mol NO和0.10 mol CO2,此时υ(正)<υ(逆)
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【题目】某小组研究溶液中Fe2+与、
的反应。
已知:[Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。
(1)研究现象a中的黄色溶液。
①用__________溶液检出溶液中含有Fe3+。
②甲认为是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙认为O2不是主要原因,理由是_____________。
③进行实验Ⅱ,装置如图所示。左侧烧杯中的溶液只变为黄色,不变为棕色,右侧电极上产生无色气泡,经检验该气体为NO。产生NO的电极反应式为_______实验Ⅱ的目的是________。
(2)研究现象a中的棕色溶液。综合实验I和实验Ⅱ,提出假设:现象a中溶液变为棕色可能是NO与溶液中的Fe2+或Fe3+发生了反应。进行实验Ⅲ,证实溶液呈棕色只是因为Fe2+与NO发生了反应。实验Ⅲ的操作和现象是_______。
(3)研究酸性条件下,溶液中Fe2+与、
的反应。
序号 | 操作 | 现象 |
i | 取1 mol·L-l的NaNO2溶液,加稀硫酸至pH = 3,加入1 mol·L-l FeSO4溶液 | 溶液立即变为棕色 |
ii | 取1 mol·L-l的NaNO3溶液,加硫酸至pH = 3,加入1 mol·L-l FeSO4溶液 | 无明显变化 |
iii | 分别取0.5 mL l mol·L-l的NaNO3溶液与1 mol·L-l的FeSO4溶液,混合,小心加入0.5 mL浓硫酸 | 液体分为两层,稍后,在两层液体界面上出现棕色环 |
i中溶液变为棕色的离子方程式为_______、__________。
实验结论:本实验条件下,溶液中、
的氧化性与溶液的酸碱性等有关。
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