【题目】德国化学家哈伯(F. Haber, 1868-1930)发明的合成氨技术使大气中的氮气变成了生产氮肥的永不枯竭的廉价来源,从而使农业生产依赖土壤的程度减弱,解决了地球上因粮食不足导致的饥饿和死亡问题。因此这位解救世界粮食危机的化学天才获得了1918年诺贝尔化学奖。现在我们在实验室模拟工业制氨的过程,以探究外界条件对平衡的影响。
查阅资料,获得以下键能数据:
化学键 | N≡N | H-H | N-H |
键能/(kJ/mol) | 946 | 436 | 391 |
(1)计算工业合成氨反应的反应热:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=________kJ/mol
(2)一定温度下,向一个恒压容器中充入N20.6mol,H20.5mol,在一定温度下进行反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),达到平衡时,N2的转化率为,此时容器的体积为1L。
该温度时容器中平衡体系的平衡常数是______________。
(3)合成氨工业会产生大量副产物CO2,工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法K2CO3溶液再生,其装置如图所示:
①在阳极区发生的反应包括____________________和H++HCO3- ═H2O+CO2↑。
②简述CO32-在阴极区再生的原理__________。
③再生装置中产生的CO2和H2在一定条件下反应生成甲醇,工业上利用该反应合成甲醇。
已知:25 ℃,101 KPa下:
2H2(g)+ O2(g)═2H2O(g) Δ H1═-484kJ/mol
2CH3OH(g)+ 3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) Δ H2═-1352kJ/mol
写出CO2和H2生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式__________。
【答案】-92 10 mol-2/L-2 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 氢离子放电生成氢气,氢离子浓度减小,碳酸氢根电离平衡正向移动,碳酸根增多再生 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH+H2O(g) ΔH=-50kJ/mol
【解析】
(1)反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的焓变为△H=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92kJ·mol-1;
(2)一定温度下,向一个恒压容器中充入N20.6mol,H20.5mol,在一定温度下进行反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),达到平衡时,N2的转化率为,此时容器的体积为1L,则平衡时体系中各组分的浓度分别为c(N2)= =0.5mol·L-1,c(H2)==0.2mol·L-1,c(NH3)==0.2mol·L-1,则该温度时容器中平衡体系的平衡常数是K= =10L2·mol-2;
(3)①在阳极区发生氧化反应生成氧气,考虑到溶液为碱性介质,则为OH-放电生成H2O和O2,阳极区发生的反应包括4OH--4e-=2H2O+O2↑ 和H++HCO3- ═H2O+CO2↑。
②CO32-在阴极区再生的原因是:H+在阴极放电生成H2,使溶液c(H+)减小,促使HCO3-的电离平衡右移,产生更多的CO32-。
③给反应编号:2H2(g)+ O2(g)═2H2O(g) Δ H1═-484kJ/mol(①式)
2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) Δ H2═-1352kJ/mol(②式)
根据盖斯定律,所求反应可以由(①式×3-②式)÷2得到,CO2(g)+3H2(g)=CH3OH+H2O(g) ΔH===-50kJ·mol-1,则CO2和H2生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH+H2O(g) ΔH=-50kJ·mol-1。
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【题目】T ℃时,将5mol A和7mol B气体通入体积为10L的密闭容器中(容积不变),反应过程中A、B、C的浓度变化如图Ⅰ所示。若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,B的体积分数与时间关系如图Ⅱ所示:
则下列结论正确的是( )
A.T ℃时,将4mol A、4mol B和2mol C气体通入体积为10L的密闭容器中(容积不变),达到平衡时,C的浓度为0.4 mol·L-1
B.保持其他条件不变,在(t1+10)min 时,加入催化剂,平衡向正反应方向移动
C.保持其他条件不变,在(t1+10)min 时,通入稀有气体,平衡向逆反应方向移动
D.保持其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,A的转化率也增大
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【题目】某班同学用以下实验探究、的性质。回答下列问题:
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁、溴化亚铁固体,均配制成的溶液。在溶液中需加入少量铁屑,其目的是_____________________________________。
(2)甲组同学取溶液,加入几滴氯水,再加入1滴溶液,溶液变红,说明可将氧化。溶液与氯水反应的离子方程式为____________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在溶液中先加入煤油,再向下层溶液中依次加入几滴氯水和1滴溶液,溶液变红。煤油的作用是_________________________。
(4)丙组同学取上述溶液,向其中滴加少量新制的氯水,振荡后溶液呈黄色。某同学对产生黄色的原因提出了假设:
假设1:被氧化成溶解在溶液中;
假设2:被氧化成。
请你完成下表,验证假设
实验步骤、预期现象 | 结论 |
①向溶液中加入____________,振荡、静置现象:____________ | 假设1正确 |
②向溶液中加入____________,现象:____________ | 假设2正确 |
(5)已知:。若在上述溶液中通入标准状况,反应的离子方程式为________________________________。
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【题目】在密闭容器中进行反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),有关下列图象的说法正确的是
A.依据图a可判断正反应为吸热反应
B.在图b中,虚线可表示压强增大
C.若正反应的△H<0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动
D.由图d中气体平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的△H>0
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【题目】A、B、C、D、E、F六种物质有如下转化关系,E为淡黄色粉末,通常用在呼吸面具中作为氧气的来源。
(1)A、C、E、F的化学式:
A______,C______,E______,F______。
(2)向饱和的C的溶液中通入足量CO2,会出现的现象是_____,有关反应的化学方程式为____。
(3)鉴别C与F溶液应选用的试剂是_____,有关反应的离子方程式为_____。
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【题目】LiAlH4是重要的储氢材料,其组成类似于Na3AlF6。常见的供氢原理如下面两个方程式所示:①2LiAlH42LiH+2Al+3H2↑,②LiAlH4+2H2O=LiAlO2+4H2↑。下列说法正确的是
A. 若反应①中生成3.36L氢气,则一定有2.7g铝生成
B. 氢化锂也是一种储氢材料,供氢原理为LiH+H2O=LiOH+H2↑
C. 生成等质量的氢气,反应①②转移电子数之比为4:3
D. LiAlH4是共价化合物,LiH是离子化合物
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【题目】浓度为0.1 mol/L的HCl溶液V mL,加水稀释到2V mL,再取出10 mL,这10 mL溶液中c(H+)为
A.0.1 mol/LB.0.01 mol/LC.0.02 mol/LD.0.05 mol/L
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【题目】已知甲酸的酸性强于醋酸。
(1)醋酸铵溶液呈中性,则甲酸铵溶液的pH____7(填“>”、“<”或“=”);若HCOONH4、NH4HSO4、NH4Cl三种溶液中的c(NH4+)相同,则c(HCOONH4)、c(NH4Cl)、c(NH4HSO4)的由大到小的顺序是_____________________________________。
(2)常温下0.01 mol·L-1 的氨水中 ,该溶液的pH为_________。向0.01 mol·L-1的甲酸溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1的氨水,该过程中的离子浓度关系不可能为__________。
A.c(HCOO-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-) B.c(HCOO-)> c(NH4+)> c(H+) >c(OH-)
C.c(HCOO-)= c(NH4+) > c(H+) =c(OH-) D.c(HCOO-)> c(NH4+)>c(OH-)> c(H+)
E.c(NH4+)>c(HCOO-)> c(OH-)>c(H+)
(3)如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂a附近的pH_______(填“增大”、“不变”或“减小”),催化剂b表面发生的电极反应式为___________________。
(4)常温下,0.02 mol·L-1的HCOONa溶液pH=8,则常温下HCOOH的电离常数Ka约为_____________。
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【题目】甲同学通过查询资料知道,一定浓度的硝酸与镁反应时,可得到二氧化氮、一氧化氮、氮气三种气体。该同学用下列仪器组装装置来直接验证有二氧化氮、一氧化氮生成并制取氮化镁 (假设实验中每步转化均是完全的) 。查阅文献得知:
①二氧化氮沸点为21.1 ℃、熔点为-11 ℃,一氧化氮沸点为-151 ℃、熔点为-164 ℃;
②镁也能与二氧化碳反应;
③氮化镁遇水反应生成氢氧化镁和氨气。
(1)实验中先打开开关K,通过导管向装置内通入二氧化碳气体以排出装置内的空气,停止通入二氧化碳的标志是________________________________。
(2)为实现上述实验目的,所选用的仪器的正确连接方式是A→____________→E,确定还原产物中有二氧化氮的现象是______________________________________,实验中要多次使用装置F,第二次使用F的目的是______________________________________________。
(3)实验过程中,发现在D中产生预期现象的同时,C中溶液颜色慢慢褪去,试写出C中反应的离子方程式:________________________________。
(4)甲同学在A中开始反应时,马上点燃B处的酒精灯,实验结束后通过测试发现B处的产品纯度不高,原因是______________________________________。
(5)设计一种实验方案,验证镁与硝酸反应时确实有氮气生成:__________________________。
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