(14分)(2012?重慶)尿素[CO(NH2)2]是首個(gè)由無(wú)機(jī)物人工合成的有機(jī)物.
(1)工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成,其反應(yīng)方程式為 .
(2)當(dāng)氨碳比=4時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖1所示.
①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆(CO2) B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正(CO2)(填“大于”“小于”或“等于”).
②NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為 .
(3)人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素,原理如圖2所示.
①電源的負(fù)極為 (填“A”或“B”).
②陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為 、 .
③電解結(jié)束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將 ;若兩極共收集到氣體13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則除去的尿素為 g(忽略氣體的溶解).
(1)2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O;
(2)①小于②30%
(3)①B②6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl③ 不變,7.2
解析試題分析:(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2,根據(jù)元素守恒可知,同時(shí)還有H2O生成,配平書寫方程式;
(2)①由CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖可知在A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行;
②設(shè)CO2的初始物質(zhì)的量為a,則NH3的初始物質(zhì)的量為4a,由圖可知,CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,故轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.6a,根據(jù)方程式計(jì)算轉(zhuǎn)化的NH3的物質(zhì)的量,再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算;
(3)①根據(jù)電解池中陰離子在陽(yáng)極放電和陽(yáng)離子在陰極放電的規(guī)律,結(jié)合本題圖中的電極產(chǎn)物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極,B為電源的負(fù)極;
②由圖可知,陽(yáng)極室首先是氯離子放電生成氯氣,氯氣再氧化尿素生成氮?dú)、二氧化碳,同時(shí)會(huì)生成HCl;
③陰極反應(yīng)為:6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑(或6H++6e﹣═3H2↑)
陽(yáng)極反應(yīng)為:6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl
根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的OH﹣、H+的數(shù)目相等,陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H+通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH﹣恰好反應(yīng)生成水,所以陰極室中電解前后溶液的pH不變;
由上述反應(yīng)式可以看出,轉(zhuǎn)移6 mol e﹣時(shí),陰極產(chǎn)生3 mol H2,陽(yáng)極產(chǎn)生1 mol N2和1 mol CO2,根據(jù)n=計(jì)算兩極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量,利用氣體中各組分的比例關(guān)系,計(jì)算n(N2)=n(CO2),再根據(jù)方程式計(jì)算尿素的物質(zhì)的量,根據(jù)m=nM計(jì)算尿素的質(zhì)量.
解:(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2,根據(jù)元素守恒可知,同時(shí)還有H2O生成,化學(xué)方程式為:
2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O,故答案為:2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O;
(2)①由CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖可知在A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行,故v逆(CO2)小于B點(diǎn)平衡時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率,故答案為:小于;
②設(shè)CO2的初始物質(zhì)的量為a,則NH3的初始物質(zhì)的量為4a,由圖可知,CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,故轉(zhuǎn)化的二氧化碳為a×60%=0.6a,根據(jù)方程式可知,轉(zhuǎn)化的NH3的物質(zhì)的量為0.6a×2=1.2a,故平衡時(shí)氨氣的轉(zhuǎn)化率定為×100%=30%,
故答案為:30%;
(3)①由圖可知,左室電極產(chǎn)物為Cl2,發(fā)生氧化反應(yīng),故A為電源的正極,右室電解產(chǎn)物H2,發(fā)生還原反應(yīng),故B為電源
的負(fù)極,故答案為:B;
②由圖可知,陽(yáng)極室首先是氯離子放電生成氯氣,氯氣再氧化尿素生成氮?dú)狻⒍趸,同時(shí)會(huì)生成HCl,陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為:6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl,
故答案為:6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl;
③陰極反應(yīng)為6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑(或6H++6e﹣═3H2↑)
陽(yáng)極反應(yīng)為6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl
根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的OH﹣、H+的數(shù)目相等,陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H+通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH﹣恰好反應(yīng)生成水,所以陰極室中電解前后溶液的pH不變;
由上述反應(yīng)式可以看出,轉(zhuǎn)移6 mol e﹣時(shí),陰極產(chǎn)生3 mol H2,陽(yáng)極產(chǎn)生1 mol N2和1 mol CO2,故電解收集到的13.44 L氣體,物質(zhì)的量為=0.6mol,即n(N2)=n(CO2)=0.6mol×="0.12" mol,
根據(jù)方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12 mol,其質(zhì)量為:m[CO(NH2)2]="0.12" mol×60 g?mol﹣1="7.2" g,
故答案為:不變,7.2;
點(diǎn)評(píng):考查化學(xué)平衡的計(jì)算、電解池原理與有關(guān)計(jì)算,難度較大,(3)中關(guān)鍵注意觀察電極產(chǎn)物,判斷發(fā)生的反應(yīng),注意根據(jù)方程式判斷左室中PH值的變化.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(10分)800℃、2L密閉容器反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)體系中, n(NO)隨
時(shí)間的變化如表:
時(shí)間(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(14分)以下是一些物質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)(常壓):
| 鉀 | 鈉 | Na2CO3 | 金剛石 | 石墨 |
熔點(diǎn)(℃) | 63.65 | 97.8 | 851 | 3550 | 3850 |
沸點(diǎn)(℃) | 774 | 882.9 | 1850(分解產(chǎn)生CO2) | --- | 4250 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(18分)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氯等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。
(1)科學(xué)家研究在一定條件下通過(guò)下列反應(yīng)制備NH3:
①在其他條件相同時(shí),反應(yīng)中NH3的體積分?jǐn)?shù)(a)在不同溫度下隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化如圖。該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=______,該反應(yīng)中的(填“>”“<”或“=”)。
②某溫度下,在2L容積不變的密閉容器中加入1molN2和6molH2O(1)發(fā)生反應(yīng),N2轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間(t)變化如圖。15-20min內(nèi),v(NH3)=____。若其他條件不變,在圖中畫出使用催化劑后N2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線示意圖。
(2) 25℃時(shí),某同學(xué)將0.lmol鹽酸與0.2 mol氨水等體積混合,所得混合溶液pH______7(填“>”“<”或“=”,下同),混合溶液中(25℃時(shí),NH3.H2O的電離常數(shù))
(3) 25℃時(shí),向O.lmol的MgCl2溶液中逐滴加入適量0.lmol氨水,有白色沉淀生成,向反應(yīng)后的濁液中,繼續(xù)加入O.lmol的FeCl3溶液,觀察到的現(xiàn)象是______ ;上述過(guò)程中發(fā)生的所有反應(yīng)的離子方程式為______。(25℃時(shí),,)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(7分)(1)某溫度下,2L恒容密閉容器中,X、Y、Z三種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線如圖所示,則
①此反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________;
②0~10s內(nèi),用Z表示的化學(xué)反應(yīng)速率為________________;
③X的轉(zhuǎn)化率為________________;
(2)恒溫恒容時(shí),某密閉容器中發(fā)生反應(yīng):C(s)+CO2(g) 2CO(g),下列描述中能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________________。
①C(s)的濃度不再改變 ②CO2的體積分?jǐn)?shù)不再改變
③氣體的質(zhì)量不再改變 ④氣體的密度不再改變
⑤單位時(shí)間內(nèi)消耗1molCO2,同時(shí)生成2molCO
⑥n(CO2):n(CO)=1:2 ⑦v正(CO2)=2v逆(CO)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(15分)碳及其化合物有廣泛的用途。
(1)在電化學(xué)中,常用碳作電極。在堿性鋅錳干電池中,碳棒作 極。
(2)將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣.反應(yīng)為:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ?mol-1,則要制備標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4升水煤氣,轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為 ,需要吸收的熱量為 kJ。
(3)工業(yè)上把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過(guò)處理后,獲得的較純H2用于合成氨:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4kJ?mol-1。下圖1是在兩種不同實(shí)驗(yàn)條件下模擬化工生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所測(cè)得N2隨時(shí)間變化示意圖。
①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較,實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變的條件為: 。
②實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高,其它條件相同,請(qǐng)?jiān)谏蠄D2中畫出實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH3濃度隨時(shí)間變化的示意圖。
(4)Na2CO3可在降低溫室氣體排放中用作CO2的捕捉劑。1L0.2mol/L Na2CO3溶液吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO2后,溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?u> 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(10分)在一定條件下,二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=__________。
(2)降低溫度,該反應(yīng)K值______,二氧化硫轉(zhuǎn)化率______,化學(xué)反應(yīng)速率______。(以上均填“增大”“減小”或“不變”)
(3)600 ℃時(shí),在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,反應(yīng)過(guò)程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖所示,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間是________。
(4)據(jù)上圖判斷,反應(yīng)進(jìn)行至20 min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因是________________ _(用文字表達(dá));10 min到15 min的曲線變化的原因可能是________(填寫編號(hào))。
A.加了催化劑 | B.縮小容器體積 | C.降低溫度 | D.增加SO3的物質(zhì)的量 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
在溫度為373K時(shí),將0.100mol無(wú)色的N2O4氣體放入1L抽空的密閉容器中,立刻出現(xiàn)紅棕色,直至建立N2O42NO2的平衡。下圖是隔一定時(shí)間測(cè)定到的N2O4的濃度(縱坐標(biāo)為N2O4的濃度,橫坐標(biāo)為時(shí)間)
(1)計(jì)算在20至40秒時(shí)間內(nèi),NO2的平均生成速率為 mol?L-1?S -1。
(2)①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。
②求該溫度下平衡常數(shù)的值。(寫出計(jì)算過(guò)程,下同)
(3)求達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)N2O4的轉(zhuǎn)化率。
(4)求平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)與反應(yīng)前的壓強(qiáng)之比為多少?(最簡(jiǎn)整數(shù)比)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
甲醇是一種很好的燃料,工業(yè)上用CH4和H2O為原料,通過(guò)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ來(lái)制備甲醇。
(1)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100 L),在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖。
①已知100 ℃壓強(qiáng)為p1時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5 min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為 。
②圖中的p1 p2(填“<”“>”或“="”),100" ℃壓強(qiáng)為p2時(shí)平衡常數(shù)為 。
③該反應(yīng)的ΔH 0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一定條件下,將a mol CO與3amol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 ……Ⅱ
①若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是( )
A.升高溫度
B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)表格中。
A.下表中剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù):a= ;b=。
B.根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點(diǎn),下圖是在壓強(qiáng)分別為0.1 MPa和5 MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線圖,請(qǐng)指明圖中的壓強(qiáng)px= MPa。
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | T/℃ | n(CO)/n(H2) | p/MPa |
1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
2 | a | 1/3 | 5 |
3 | 350 | b | 5 |
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