(共14分)氨是一種重要的化工產(chǎn)品,是氮肥工業(yè)、有機合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽和純堿等的原料。
(1)以氨為燃料可以設(shè)計制造氨燃料電池,因產(chǎn)物無污染,在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。若電極材料均為惰性電極,KOH溶液作電解質(zhì)溶液,則該電池負極電極反應(yīng)式為 。
(2)在一定溫度下,在固定體積的密閉容器中進行可逆反應(yīng):N2+3H22NH3。該可逆反應(yīng)達到平衡的標志是________________。
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆
B.單位時間生成m mol N2的同時消耗3m mol H2
C.容器內(nèi)的總壓強不再隨時間而變化
D.混合氣體的密度不再隨時間變化
E.a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時,有6amolN—H鍵斷裂
F.N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1∶3∶2
(3)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng)。在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1molN2和3molH2,加入合適催化劑(體積可以忽略不計)后在一定溫度壓強下開始反應(yīng),并用壓力計監(jiān)測容器內(nèi)壓強的變化如下:
反應(yīng)時間/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
壓強/MPa | 16.80 | 14.78 | 13.86 | 13.27 | 12.85 | 12.60 | 12.60 |
則從反應(yīng)開始到25min時,以N2表示的平均反應(yīng)速率= ;該溫度下平衡常數(shù)K= ;
(4)以CO2與NH3為原料合成尿素[化學(xué)式為CO(NH2)2]的主要反應(yīng)如下,已知:
①2NH3(g)+CO2(g) == NH2CO2 NH4(s) △H= —l59.5 kJ/mol
②NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5 kJ/mol
③H2O(1) == H2O(g) △H=+44.0kJ/mol
寫出CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 ;
對于上述反應(yīng)②在密閉容器中將過量NH2CO2NH4固體于300K下分解,平衡時P[H2O(g)]為a Pa,若反應(yīng)溫度不變,將體系的體積增加50%,則P[H2O(g)]的取值范圍是_________________(用含a的式子表示)。(分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))
(1)2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O 3分 (2)BCE 3分
(3)0.01 mol/(L.min) 2分 2.37( mol/L)-2 2分
(4)2NH3(g)+CO2(g)== CO(NH2)2(s) +H2O(l) △H= — 87.0 kJ·mol-1 2分 2a/3<P[H2O(g)]≤a 2分
【解析】
試題分析:(1)原電池中負極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),則該原電池中氨氣在負極通入,由于電解質(zhì)溶液顯堿性,則負極電極反應(yīng)式為2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O。
(2)A、3v(H2)正=2v(NH3)逆不能滿足反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比,反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài),應(yīng)該是2v(H2)正=3v(NH3)逆,A錯誤;B、單位時間生成m mol N2的同時消耗3m mol H2,說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),B正確;C、該反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng),反應(yīng)過程中壓強是變化的量,壓強不變,說明正逆反應(yīng)速率相等,達到了平衡狀態(tài),故C正確;D、密度是混合氣體的質(zhì)量與容器容積的比值,質(zhì)量與容積均是不變的,即密度始終不變,所以混合氣體的密度不再隨時間變化不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),D錯誤;E、a molN≡N鍵斷裂的同時,有6amolN—H鍵斷裂,說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),E正確;F、各組分的物質(zhì)的量之比,無法判斷各組分的物質(zhì)的量是否變化,無法判斷是否達到平衡狀態(tài),故F錯誤;答案選BCE。
(3) N2 + 3H22NH3
起始濃度(mol/L) 0.5 1.5 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) x 3x 2x
平衡濃度(mol/L)0.5-x 1.5-3x 2x
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知=
解得x=0.25
所以從反應(yīng)開始到25min時,以N2表示的平均反應(yīng)速率=0.25mol/L÷25min=0.01 mol/(L.min)
該溫度下的平衡常數(shù)K==2.37( mol/L)-2
(4)①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s)△H=-159.5kJ?mol-1
②NH2CO2NH4(s)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ?mol-1
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ?mol-1
依據(jù)蓋斯定律計算得到,①+②-③則反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)== CO(NH2)2(s) +H2O(l) △H=-87KJ/mol;
反應(yīng)NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)是體積增大的可逆反應(yīng),將體系的體積增加50%,則根據(jù)PV=nRT可知瞬間壓強變?yōu)?a/3,壓強減小,平衡向正反應(yīng)方向進行,壓強逐漸增大,所以最終P[H2O(g)]的取值范圍是2a/3<P[H2O(g)]≤a。
考點:考查電極反應(yīng)式、平衡狀態(tài)判斷、可逆反應(yīng)計算以及蓋斯定律的應(yīng)用等
科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省高二上學(xué)期期中考試化學(xué)(文)試卷(解析版) 題型:選擇題
反應(yīng)2SO2 + O22SO3 ,如果SO2的起始濃度為2mol·L-1,2min后SO2的濃度為1.8 mol·L-1,則用SO2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為
A.0.1 mol·L-1·min-1
B.0.2mol·L-1·min-1
C.0.9mol·L-1·min-1
D.1.0mol·L-1·min-1
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省高三第一次月考化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
下列敘述正確的是
A.常溫常壓下,4.6 g NO2氣體約含有1.81×1023個原子
B.在標準狀況下,80 gSO3所占的體積約為22.4L
C.常溫下,0.1 mol/L醋酸溶液的pH約為1
D.標準狀況下,22.4L氯氣與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省哈爾濱市高一上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
下圖所示是分離混合物時常用的儀器,從左至右,可以進行的混合物分離操作分別是
A.蒸餾、蒸發(fā)、萃取、過濾 B.蒸餾、過濾、萃取、蒸發(fā)
C.萃取、過濾、蒸餾、蒸發(fā) D.過濾、蒸發(fā)、萃取、蒸餾
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省哈爾濱市高一上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
溶液、膠體和濁液這三種分散系的本質(zhì)區(qū)別是
A.是否有丁達爾現(xiàn)象 B.是否能通過濾紙
C.分散質(zhì)粒子的大小 D.是否均一、透明、穩(wěn)定
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省哈爾濱市高三第一次測試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
已知下列兩個熱化學(xué)方程式
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);ΔH=-571.6kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);ΔH=-2220kJ/mol
實驗測得氫氣和丙烷的混合氣體共0.5mol,完全燃燒時放出熱量723.2kJ,則混合氣體中氫氣和丙烷的體積比約為
A.1:3 B.2:3 C.3:2 D.3:1
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省哈爾濱市高三第一次測試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
一定條件下,固定容積的密閉容器中,CO和H2反應(yīng)生成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。如圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。下列判斷正確的是
A.T1>T2
B.該反應(yīng)的△H >0
C.T1時的平衡常數(shù)K1> T2時的平衡常數(shù)K2
D.T1時的平衡常數(shù)K1< T2時的平衡常數(shù)K2
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省哈爾濱市高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
下列物質(zhì)之間的相互關(guān)系錯誤的是
A.CH3CH2OH和CH3OCH3互為同分異構(gòu)體
B.干冰和冰為同一種物質(zhì)
C.CH3CH3和CH3CH2CH3互為同系物
D.O2和O3互為同素異形體
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科目:高中化學(xué) 來源:2015屆黑龍江省高一上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題
下列離子方程式書寫正確的是
A.碳酸鈣與鹽酸反應(yīng) CO32-+2H+CO2↑+H2O
B.硫酸和氯化鋇溶液反應(yīng) Ba2++SO42-BaSO4↓
C.氫氧化鈉和足量二氧化碳反應(yīng) 2OH-+CO2CO32-+H2O
D.鐵釘放入硫酸銅溶液中 Fe+3Cu2+2Fe3++3Cu
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