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科目: 來源: 題型:

合成氨反應在解決世界70億人口的吃飯問題上起了重要的作用,合成氨的方法有很多.

(一)方法1:合成塔中發(fā)生反應N2+3H2(g)?2NH3(g),下表給出了500℃條件下,某恒容密閉容器中該反應起始和平衡時各物質的濃度數據,則平衡時N2的轉化率為
 
,該條件下反應的平衡數為
 

初始濃度(mol/L)平衡濃度(mol/L)
c0(N2c0(H2c0(NH3c平(N2c平(H2c平(NH3
2.484.3401.852.431.27
方法2:1998年2位希臘化學家提出了電解合成氨的新思路,采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H+
為介質,實現了高溫(570℃)常壓下高轉化率的電解法合成氨,裝置如圖1.鈀電極A是電解池的
 
極(填“陽”或“陰”),該極上的電極反應式是
 

方法3:最新的“人工固氮”研究報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2
表面與水發(fā)生下列反應:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=a kJ/mol
進一步研究NH3生成量與溫度的關系(其它條件均一樣),反應3 小時,測得部分實驗
數據如下表:
T/K303313323
NH3生成量/(10-6mol)4.85.86.0
(1)依據上述數據,能否判斷該反應是放熱還是吸熱反應?說出你的判斷依據:
 

(2)已知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ?mol-1
求上述固氮反應的△H=
 

(二)NH3的另外一個重要用途是制備HNO3,提供如圖2儀器(圖中鐵夾、橡皮管等輔助用品已略去,多余的儀器可以不用,個別儀器可以重復使用),請你組裝出一套裝置,模擬工業(yè)上氨的催化氧化,并保證在儀器e中能看到紅棕色氣體,最終能制得HNO3.請你寫出所設計方案的儀器連接循序:a→
 
(將所連接儀器的順序依次填入即可).若a儀器用m d代替,則d中裝入得藥品為
 
.若a儀器用b代替,則b中用到的藥品為
 

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合成氨工業(yè)的部分工藝流程如下圖所示:

請你回答下列問題:
(1)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g);△H=180.5kJ?mol-1
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g);△H=-483.6kJ?mol-1
則N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的△H=
 

(2)改變下列條件,能使平衡向正反應方向進行且平衡常數不變的是
 

A.增大壓強   B.降低溫度   C.使用催化劑   D.增大反應物的濃度  
(3)在一定條件下,將2molN2與5molH2混合于一個10L的密閉容器中,反應情況如圖1所示:

①求5min內的平均反應速率v(NH3)=
 

②達到平衡時NH3的體積分數為
 
%
(4)近年來科學家提出了電解合成氨的方法:采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質,用吸附在它內外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極,實現了高轉化率的電解法合成氨(裝置如圖2)
請回答:鈀電極A是電解池的
 
極(填“陽”或“陰”),該極上的電極反應式是
 

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科目: 來源: 題型:

甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應用的廣闊前景.工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應的熱化學方程式為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
(1)下列有關上述反應的說法正確的是
 

a.恒溫、恒容條件下,容器內的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.保持容器體積不變,升高溫度可提高CO的轉化率
d.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產量
(2)在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律.圖1是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質的量均為1mol)與CO平衡轉化率的關系.
①在上述三種溫度中,曲線Z對應的溫度是
 


②利用圖1中a點對應的數據,計算該反應在對應溫度下的平衡常數K (寫出計算過程).
③在答題卡相應位置上畫出:上述反應達到平衡后,減小體系壓強至達到新的平衡過程中,正逆反應速率與時間的變化關系圖2并標注.
(3)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣時的熱化學方程式為
 

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隨著國際油價不斷攀升,合成CH3OH替代汽油的研究成為熱點.
(1)工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇.反應的熱化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.OKJ/mol
為探究反應原理,現進行如下實驗,在體積為2L的密閉容器中,充入6molCO2和8molH2測得H2的物質的量隨時間的變化如圖中曲線所示.
①下列時間段內平均反應速率最小的是
 
(填字母).
A、0-1mim   B、1-3min
C、3-8min     D、8-11min
②僅改變某一條件再進行兩次實驗,測得H2的物質的量隨時間變化如圖中II,III所示,曲線II對應改變的實驗條件是
 
,曲線III對應的實驗條件是
 

③根據圖中曲線I上所標數據,該反應達到平衡時,放出熱量為
 
kJ,該條件下的平衡常數K=
 
④下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)(n為物質的量)增大的是
 

A 升高溫度   
B 充入He(g),使體系壓強增大
C 將H2O(g)從體系中分離   
D 再充入1molCO2和3molH2
(2)“甲醇-過氧化氫燃料電池”的結構主要包括燃料腔,氧化劑腔和質子交換膜三部分,放電過程中其中一個腔生成了二氧化碳.
①放電過程中氫離子生成的反應,發(fā)生在
 
腔中,該腔中的電極反應為
 

②放電過程中,若消耗1.5molH2O2,則生成的二氧化碳在標準狀況下的體積為
 

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已知A(g)+B(s)?C(g)+D(g)△H<0,向一個5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B.回答下列問題:
(1)如反應初始6s內A的平均反應速率v(A)=0.003mol?L-1?s-1,則6s時c(A)=
 
mol?L-1,C的物質的量為
 
mol;若反應經一段時間后,達到平衡,如果這時向該密閉容器中再充入1mol氬氣,平衡時A的轉化率
 
(填“變大”、“變小”或“不變”);
(2)判斷該反應是否達到平衡的依據為
 
(填正確選項前的字母):
a.壓強不隨時間改變        
b.氣體的密度不隨時間改變
c.c(A)不隨時間改變        
d.單位時間里生成C和D的物質的量相等
(3)100℃時,該反應達到平衡后,D的濃度為0.02mol/L,改變反應溫度為T,c(A)以0.001mol/(L?s)的平均速率降低,經10s又達到平衡.
①T
 
100℃(填“大于”或“小于”),判斷理由是
 
;
②溫度T時,反應達到平衡后,將反應容器的體積減少一半.平衡向
 
(填“正反應”或“逆反應”)方向移動.

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甲烷是天然氣、沼氣、坑氣及煤氣的主要成分,可用作燃料及制造氫氣、一氧化碳、甲醛等物質的原料,其中用作制氫氣合成氨的工藝流程示意圖如下:

依據上述流程,完成下列填空:
(1)天然氣脫硫時的化學方程式是
 

(2)n mol CH4經一次轉化后產生CO 0.9n mol,產生H2
 
mol,假設后面幾步轉化各物質均完全反應,則理論上可制備得到
 
氨氣mol(用含n的代數式表示).
(3)K2CO3(aq)和CO2反應在加壓下進行,加壓的理論依據是
 

A.相似相容原理         B.勒夏特列原理          C.酸堿中和原理
(4)分析流程示意圖回答,該合成氨工藝主要起始原料是
 
,輔助原料有
 

(5)整個流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是
 
循環(huán),三是N2、H2循環(huán).

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(1)已知可逆反應:M(g)+N(g)?P(g)+Q(g)△H>0,請回答下列問題:
①在某溫度下,反應物的起始濃度分別為:c(M)=1mol?L-1,c(N)=2.4mol?L-1,達到平衡后,M的轉化率為60%,此時N的轉化率為
 
;
②若反應溫度不變,反應物的起始濃度分別為:c(M)=4mol?L-1,c(N)=a mol?L-1;達到平衡后,c(P)=2mol?L-1,a=
 
;
(2)甲、乙兩瓶氨水的濃度分別為1mol?L-1和0.1mol?L-1,則甲、乙兩瓶氨水中c(OH-)之比
 
(填“大于”、“小于”或“等于”)10,說明理由
 

(3)25℃時幾種物質的電離度(溶液濃度均為0.1mol/L) 如下表(已知硫酸的第一步電離是完全的):
①H2SO4溶液:
HSO4- H++SO42-
②NaHSO4溶液:
HSO4- H++SO42-
③鹽酸
HCl=H++Cl
       10%       29%  100%
125℃時,0.1mol/L上述幾種溶液加入完全一樣的等量鋅粒,反應速率從大到小的順序是
 
(填序號)
②25℃時,c(H+)相同的上述幾種溶液,其物質的量濃度由大到小的順序是
 
 (填序號)
③25℃時,0.1mol/L H2SO4中的HSO4-的電離度小于0.1mol/L NaHSO4中HSO4-的電離度的原因是
 

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一定條件下,向某密閉容器中加入一定量的N2和H2發(fā)生可逆反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1,測得0到10秒內,c(H2)減小了0.75mol?L-1,下列說法正確的是( 。
A、10到15秒內c(NH3) 增加量等于0.25mol?L-1
B、10秒內氨氣的平均反應速率為0.025mol?L-1?s-1
C、達平衡后,分離出少量NH3,v正增大
D、該反應的逆反應的活化能不小于92.2kJ?mol-1

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科目: 來源: 題型:

今有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的若干種:K+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH
 
+
4
、Cl-、CO
 
2-
3
、SO
 
2-
4
,現取兩份100mL溶液進行如下實驗:
①第一份加過量NaOH溶液加熱后,只收集到氣體0.02mol,無沉淀生成,同時得到溶液甲.
②在甲溶液中通入過量CO2,生成白色沉淀,沉淀經過濾、洗滌、灼燒,質量為1.02g.
③第二份加足量BaCl2溶液后,得白色沉淀,沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后,質量為11.65g.
根據上述實驗回答:(1)一定不存在的離子是
 
,不能確定是否存在的離子是
 

(2)試確定溶液中肯定存在的離子及其濃度(可不填滿):
離子符號
 
,濃度
 
;
離子符號
 
,濃度
 
;
離子符號
 
,濃度
 

(3)試確定K+是否存在
 
(填“是”或“否”),判斷的理由是
 

(4)設計簡單實驗驗證原溶液中可能存在的離子
 

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某溶液僅含Fe2+、Na+、Al3+、Ba2+、SO42-、NO3-、Cl-中的4種離子,所含離子的物質的量均為1mol.若向該溶液中加入過量的稀硫酸,有氣體產生,且溶液中陰離子種類不變(不考慮水的電離和離子的水解).回答下列問題:
(1)若向該溶液中加入過量的稀硫酸和KSCN溶液,現象是:
 

(2)寫出向該溶液中加入過量的稀硫酸發(fā)生反應的離子方程式為:
 

(3)經分析,該溶液所含的4種離子是:
 

(4)判定另外3種離子不能存在的主要依據有三個:
①向該溶液中加入過量的稀硫酸,有氣體產生,且溶液中陰離子種類不變、②所含離子的物質的量均為1mol,則③是
 

(5)若向該溶液中加入足量的NaOH溶液,將所得的沉淀過濾再灼燒,最后所得固體的質量為
 
g.

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