12.碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān).

(1)在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):Ni(s)+4CO(g)$?_{180~200℃}^{50~80℃}$Ni(CO)4(g),△H<0;
利用該反應(yīng)可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達(dá)99.9%的高純鎳.下列說法正確的是C(填字母編號).
A.增加Ni的量可提高CO的轉(zhuǎn)化率,Ni的轉(zhuǎn)化率降低
B.縮小容器容積,平衡右移,△H減小
C.反應(yīng)達(dá)到平衡后,充入CO再次達(dá)到平衡時,CO的體積分?jǐn)?shù)降低
D.當(dāng)4v[Ni(CO)4]=v(CO)時或容器中混合氣體密度不變時,都可說明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)
(2)CO與鎳反應(yīng)會造成含鎳催化劑的中毒.為防止鎳催化劑中毒,工業(yè)上常用SO2將CO氧化,二氧化硫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫.
已知:CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-Q1 kJ•mol-1
S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-Q2 kJ•mol-1
則SO2(g)+2CO(g)═S(s)+2CO2(g)△H=-(2Q1-Q2) kJ•mol-1
(3)對于反應(yīng):2NO(g)+O2═2NO2(g),向某容器中充入10mol的NO和10mol的O2,在其他條件相同時,分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(P1、P2)下隨溫度變化的曲線(如圖1).
①比較P1、P2的大小關(guān)系>;
②700℃時,在壓強(qiáng)為P2時,假設(shè)容器為1L,則在該條件平衡常數(shù)的數(shù)值為$\frac{1}{144}$(最簡分?jǐn)?shù)形式);
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理如圖2所示.該電池在使用過程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y,其電極反應(yīng)式為NO2+NO3--e-=N2O5;若該燃料電池使用一段時間后,共收集到20mol Y,則理論上需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為224L.

分析 (1)A.因Ni是固體,改變用量對反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率無影響;
B.一定溫度下給定的化學(xué)方程式的△H不會隨著平衡移動而改變;
C.根據(jù)外界條件和該反應(yīng)本身的特點進(jìn)行分析;
D.根據(jù)不同物質(zhì)的速率關(guān)系判斷可逆反應(yīng)時,應(yīng)當(dāng)一正一逆,速率之比等于系數(shù)比;
(2)分析目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng),運用蓋斯定律即可求得目標(biāo)反應(yīng)的△H;
(3)①相同溫度下,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動,則NO的轉(zhuǎn)化率增大;
②700℃時,在壓強(qiáng)為P2時,由圖象知NO平衡轉(zhuǎn)化率為20%,則反應(yīng)消耗NO2mol,氧氣為1mol,生成二氧化氮為2mol,根據(jù)平衡時濃度的冪次方之積之比計算K;
(4)據(jù)題意,根據(jù)通入氣體判斷兩極,電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式,根據(jù)電池總反應(yīng)4NO2+O2=2N2O5,求出消耗O2的量.

解答 解:(1)A.Ni是固體,濃度為常數(shù),改變用量對平衡無影響,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變,故A錯誤;
B.一定溫度下給定的化學(xué)方程式的△H不會隨著平衡移動而改變,只與方程式的書寫方式有關(guān),故B錯誤;
C.因外界條件為恒溫恒容、Ni是固體且正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng),所以反應(yīng)達(dá)到平衡后充入CO,相當(dāng)于在恒溫恒壓條件下達(dá)平衡后又加壓,平衡右移,CO的轉(zhuǎn)化率提高,平衡后其體積分?jǐn)?shù)降低,故C正確;
D.速率關(guān)系未說明正、逆,不能判斷是否已達(dá)平衡;因該反應(yīng)氣體質(zhì)量增加而容積不變,所以混合氣體密度是一個變量,當(dāng)不變時說明反應(yīng)達(dá)平衡,故D錯誤;
故答案為:C;
(2)根據(jù)已知:①CO (g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-Q1 kJ•mol-1
②S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-Q2 kJ•mol-1
則運用蓋斯定律,SO2(g)+2CO(g)═S(s)+2CO2(g)可由①×2-②得到,則△H=-(2Q1-Q2) kJ•mol-1,
故答案為:-(2Q1-Q2) kJ•mol-1
(3)①相同溫度下,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動,則NO的轉(zhuǎn)化率增大,根據(jù)圖象知,相同溫度下,p2的轉(zhuǎn)化率大于p1,所以p2>p1,故答案為:p2>p1
②700℃時,在壓強(qiáng)為P2時,由圖象知NO平衡轉(zhuǎn)化率為20%,則反應(yīng)消耗NO2mol,氧氣為1mol,生成二氧化氮為2mol,平衡時NO為8mol,氧氣為9mol,生成二氧化氮為2mol,則K=$\frac{{2}^{2}}{{8}^{2}×9}$=$\frac{1}{144}$;
故答案為:$\frac{1}{144}$;
(4)據(jù)題意,通O2一極為正極,電極反應(yīng)式為O2+2N2O5+4e-=4NO3-;通NO2一極為負(fù)極,電極反應(yīng)為:NO2+NO3--e-=N2O5,根據(jù)電池總反應(yīng)4NO2+O2=2N2O5,收集到20molN2O5需消耗O2為10mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為224L.
故答案為:NO2+NO3--e-=N2O5;224.

點評 本題以碳和氮的化合物為載體考查化學(xué)平衡、熱化學(xué)方程式及電化學(xué)的相關(guān)知識,綜合性較強(qiáng),題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列離子方程式正確的是( 。
A.銅和稀硝酸的反應(yīng):Cu2++4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O
B.氯氣與水反應(yīng):Fe3++Cu═Fe2++Cu2+
C.氯化鋁溶液加入氨水:Al3++3OH-═Al(OH)3
D.實驗室制氯氣:MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,進(jìn)行甲、乙、丙三組實驗:三組各取60mL同濃度鹽酸溶液,加入同一種鎂鋁合金粉末,產(chǎn)生氣體,有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下:
實驗序號
合金質(zhì)量/mg510770918
氣體體積/mL560672672
則下列說法不正確的是( 。
A.甲組和乙組的實驗中,鹽酸均是過量的
B.鹽酸的物質(zhì)的量濃度為1.0mol•L-1
C.合金中鎂鋁的物質(zhì)的量之比為1:1
D.丙組中鋁的物質(zhì)的量為0.018mol

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.如用重結(jié)晶法除去某產(chǎn)品中的雜質(zhì),為此要選擇合適的溶劑,溶劑的下列特點中不可取的是(  )
A.雜質(zhì)在溶劑中的溶解度常溫時很小,加熱時很大
B.在室溫時,產(chǎn)品在溶劑中易溶
C.產(chǎn)品在溶劑中的溶解度隨溫度升高而迅速增大
D.在同一溶劑中,產(chǎn)品比雜質(zhì)易溶

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.二甲醚是一種重要的清潔燃料,可替代氟利昂作制冷劑,對臭氧層無破壞作用.工業(yè)上可利用水煤氣合成二甲醚,總反應(yīng)為:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.4kJ/mol
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c(C{H}_{3}OC{H}_{3})c(C{O}_{2})}{{c}^{3}({H}_{2}){c}^{3}(CO)}$.溫度升高平衡常數(shù)變。ㄌ睢白兇蟆、“變小”、“不變”)
(2)在一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達(dá)到平衡,只改變一個條件能同時提高反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率的是cd(填字母代號).
a.降低溫度               b.加入催化劑          c.縮小容器體積
d.增加H2的濃度            e.增加CO的濃度
(3)在一定溫度下,在容積為1L的密閉容器中充入3mol H2、3mol CO,發(fā)生反應(yīng):
3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),在10min時剛好達(dá)到平衡,此
時測得H2的物質(zhì)的量濃度為1.5mo1•L-1.則:
①衡時n(CH3OCH3)=0.5,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%.
②達(dá)到平衡后,若向容器中再充入1mol H2、1mol CO2,經(jīng)一定時間達(dá)到平衡,反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大。簐(正)> v(逆)(填“>”“<”或“=”).
③在該反應(yīng)條件下能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是D(填編號).
A.v(CO)=3v(CO2)        B.生成a mol CO2的同時消耗3a mol H2
C.c(CO2)=c(CO)          D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
E.氣體的密度不再改變        F.氣體的總質(zhì)量不再改變.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

17.工業(yè)上合成氨的反應(yīng):N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.60kJ•mol-1
(1)下列說法能說明上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的是bd(填序號).
a.單位時間內(nèi)生成2a mol NH3的同時生成3a mol H2
b.單位時間內(nèi)生成6a mol N-H鍵的同時生成2a mol H-H鍵
c.用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1:3:2
d.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大
e.容器內(nèi)的氣體密度不變
(2)已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2L的密閉容器中進(jìn)行,測得如表數(shù)據(jù):根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算:
             時間(h)
物質(zhì)的量(mol)
0246
N21.501.201.001.00
H24.503.603.003.00
NH30m1.001.00
①反應(yīng)進(jìn)行到4h時放出的熱量為46.30.
②根據(jù)計算可得m=0.6,0~2h內(nèi)NH3的平均反應(yīng)速率為0.15mol/(L•h),.
③此溫度下反應(yīng):2NH3?N2+3H2的化學(xué)平衡常數(shù)K=6.75.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.如圖所示,是一個制取氯氣并以氯氣為原料進(jìn)行特定反應(yīng)的裝置,其中各試劑瓶裝的試劑為:B(氫硫酸)、C(溴化亞鐵溶液)、D(碘化鉀淀粉溶液)、E(混有二氧化硫的氯化鋇溶液)、F(水)、H(紫色石蕊溶液).

(1)A是氯氣發(fā)生裝置,其化學(xué)反應(yīng)方程是MnO2+4HCl(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(2)Ⅰ中b瓶內(nèi)加入的液體最好是飽和食鹽水.
(3)用圖示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行?Ⅱ可行,Ⅲ不行.簡要說明理由Ⅱ與Ⅰ原理相同,而Ⅲ中因c瓶口密封,體積不能改變,增大壓強(qiáng)會有危險
(4)實驗開始時,先點燃A處酒精燈,打開分液漏斗旋塞和Ⅰ處活塞,讓氯氣充滿整個裝置,再點燃G處酒精燈,回答下列問題:
①怎樣證明氯氣已充滿了整個裝置?觀察當(dāng)整個裝置內(nèi)充滿黃綠色氣體時,說明氯氣已充滿整個裝置.
②下列裝置中的現(xiàn)象是C溶液由淺綠色變?yōu)樯罴t棕色;D溶液變藍(lán);E生成白色沉淀;F溶液呈現(xiàn)淺黃綠色.
(5)G裝置的硬質(zhì)玻璃管內(nèi)盛有炭粉,發(fā)生氧化還原反應(yīng),其產(chǎn)物為二氧化碳和氯化氫,寫出G中反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2H2O+2Cl2$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO2↑+4HCl↑.裝置F的作用是向G中提供反應(yīng)所需的水蒸氣.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.如圖各容器中盛有海水鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是( 。
A.④>②>①>③B.①>④>②>③C.④>②>③>①D.③>②>④>①

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.關(guān)于下列各裝置圖的敘述中,不正確的是( 。
A.用裝置①精煉銅,則a極為粗銅,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液
B.用裝置①進(jìn)行電鍍,鍍件接在b極上
C.裝置②的總反應(yīng)是:Cu+Fe3+═Cu2++Fe
D.裝置③中的鐵釘幾乎沒被腐蝕

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同步練習(xí)冊答案