【題目】合成氨技術的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑,解決了億萬人口生存問題。
回答下列問題:
(1)科學家研究利用鐵觸媒催化合成氨的反應歷程如圖所示,其中吸附在催化劑表面的物種用“ad”表示。
由圖可知合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=___kJmol-1。該歷程中速率最快的一步的活化能(E)為__kJmol-1。
(2)工業(yè)合成氨反應為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),當進料體積比V(N2)∶V(H2)=1∶3時,平衡氣體中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度和壓強變化的關系如圖所示:
①500℃時,反應的平衡常數(shù)Kp(100MPa)__Kp(30MPa)。(填“<”、“=”、“>”)
②500℃、30MPa時,氫氣的平衡轉化率為__(保留3位有效數(shù)字),Kp=__(MPa)-2(列出計算式)。
[Kp為平衡分壓代替平衡濃度計算求得的平衡常數(shù)(分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))]
(3)科學家利用電解法在常溫常壓下合成氨,工作時陰極區(qū)的微觀示意圖如圖,其中電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機溶劑。
①陰極區(qū)生成NH3的電極反應式為___。
②下列說法正確的是__(填標號)。
A.該裝置用金(Au)作催化劑,目的是降低N2的鍵能
B.三氟甲磺酸鋰的作用是增強導電性
C.選擇性透過膜可允許N2和NH3通過,防止H2O進入裝置
【答案】-92 17 = 33.3% N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O- BC
【解析】
(1)利用蓋斯定律,起點為氮氣和氫氣,終點為氨氣,計算反應焓變;
(2)根據(jù)平衡常數(shù)定律和公式進行計算;
(3)從圖上觀察,陰極區(qū)氮氣與乙醇反應生成氨氣和C2H5O-。
(1)由圖可知,合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=生成物總能量-反應物總能量=kJmol-1。該歷程中速率最快的反應,即吸熱最少的反應,活化能(E)為17kJmol-1。
(2)①由平衡常數(shù)定義可知,500℃時,溫度恒定,相同可逆反應,反應的平衡常數(shù)不變,Kp(100MPa) =Kp(30MPa)。
②500℃、30MPa時,氨氣的物質(zhì)的量分數(shù)為20%,在恒溫恒壓時,物質(zhì)的量之比與體積之比相同,即進料體積比V(N2)∶V(H2)=1∶3,可假設N2加入了1mol,H2加入了3mol,平衡轉化了xmol氮氣:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
反應前 1 3 0
變化量 x 3x 2x
平衡時 1-x 3-3x 2x
氨氣的物質(zhì)的量分數(shù)==20%。即x=mol,氫氣的平衡轉化率為=33.3%;平衡時,氮氣和氨氣的物質(zhì)的量一致,即物質(zhì)的量分數(shù)均為20%,氫氣為60%,Kp== (MPa)-2。
(3)①根據(jù)電解池原理,氮氣與乙醇得電子生成氨氣,陰極區(qū)生成NH3的電極反應式為N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O-。
②A.該裝置用金(Au)作催化劑,目的是降低反應活化能,不能降低N2的鍵能,A錯誤;
B.從陰極反應看,三氟甲磺酸鋰并未參加反應,作用是增強導電性,B正確;
C.從圖中可知,選擇性透過膜可允許N2和NH3通過,防止H2O進入裝置,C正確;
答案為BC。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖,某小組做完該實驗后,在讀書卡片上記錄如下,卡片上描述合理的是( )
實驗記錄:
①導線中電流方向:Zn→Cu
②Cu極上有氣泡產(chǎn)生,發(fā)生還原反應
③鋅片變薄
實驗結論:
④Zn為正極,Cu為負極
⑤正極反應式:Cu-2e-=Cu2+,發(fā)生氧化反應
⑥H+向Cu極移動,SO42-向Zn極移動
A.②③⑥B.④⑤⑥
C.③④⑤D.①②③
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在一定溫度下,石灰乳懸濁液中存在下列平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq),當向此懸濁液中加入少量生石灰時,始終保持溫度不變,則下列說法正確的是
A. n(OH-)增大B. n(Ca2+)增大C. c(Ca2+)不變D. c(H+)增大
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【題目】某研究性小組為探究銅絲與過量濃硫酸的反應,設計了如圖所示裝置進行有關實驗,最后發(fā)現(xiàn)試管中銅有剩余。請回答:
(1)試管①中發(fā)生反應的化學方程式是 ________,該反應體現(xiàn)了濃硫酸的______(填“氧化性”或“還原性”)。
(2)試管②中的實驗現(xiàn)象是______________。
(3)試管③中,NaOH的作用是____________。反應的化學方程式是______。
(4)該小組認為還應有一定的硫酸剩余,請說明銅絲未完全溶解并仍有一定量余酸的原因_______。
(5)為證明反應結束后的試管中確實有余酸,可選用下列藥品中的______________ 。
A.鋅粒 B.BaCl2溶液 C.銀粉 D.Na2CO3溶液
(6)若想使銅繼續(xù)反應可以向試管①中加入一種物質(zhì),該物質(zhì)可能是_______(填序號)
A.NaNO3 B. Na2SO4 C. NaCl D.FeCl2
試寫出該反應的離子方程式____________________________________________ 。
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【題目】目前高鐵酸鈉(Na2FeO4)被廣泛應用于水的處理,具有高效、無毒的優(yōu)點。某地海水樣品經(jīng)Na2FeO4處理后,所含離子及其濃度見下表(H+和OH-濃度小,未列出):
離子 | SO42- | Mg2+ | Fe3+ | Na+ | Cl- |
濃度/(mol·L-1) | a | 0.05 | 0.10 | 0.50 | 0.56 |
常溫下,取一定量經(jīng)Na2FeO4處理過的海水為原料制備精制食鹽水和MgCl2·7H2O,過程如下:
注:離子的濃度小于1.0×10-5 mol·L-1,可認為該離子不存在;Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Mg(OH)2]=5.0×10-12;操作過程中溶液體積的變化忽略不計。
(1)根據(jù)表中列出的離子濃度計算a=________。沉淀A是_______(填化學式)。
(2)在調(diào)節(jié)溶液pH時,理論上應調(diào)節(jié)的pH范圍是_______;加入的過量試劑X為_______(填化學式)。
(3)加入過量HCl的作用為___________。
(4)用Fe作陽極、Cu作陰極,電解NaOH溶液可制得Na2FeO4,則電解過程中陽極的電極反應式為___________。
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【題目】用18mol/L 濃硫酸配制100 ml 3.0mol/L 稀硫酸的實驗步驟如下:
① 計算所用濃硫酸的體積 ② 量取一定體積的濃硫酸 ③ 溶解
④ 轉移、洗滌 ⑤ 定容、搖勻
回答下列問題:
(1)所需濃硫酸的體積是 mL ,量取濃硫酸所用的量筒的規(guī)格是 。
(從下列中選用 A. 10mL B. 25mL C. 50mL D. 100ml)
(2)第③步實驗的操作是
。
(3)第⑤步實驗的操作是
。
(4)下列情況對所配制的稀硫酸濃度有何影響?(用偏大、偏小、無影響填寫)
A. 所用的濃硫酸長時間放置在密封不好的容器中
B. 容量瓶用蒸餾水洗滌后殘留有少量的水
C. 所用過的燒杯、玻璃棒未洗滌
D. 定容時俯視溶液的液凹面
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【題目】2019年諾貝爾化學獎授予了約翰古迪納夫等三位科學家,以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領域作出的貢獻。某充電寶鋰離子電池的總反應為:xLi++Li1-xMn2O4LiMn2O4,某手機鎳氫電池的總反應為:NiOOH+MHM+Ni(OH)2(M為儲氫金屬或合金),有關上述兩種電池的說法不正確的是( )
A.鋰離子電池充電時Li+向陰極遷移
B.如圖表示用鋰離子電池給鎳氫電池充電
C.鎳氫電池充電時,陰極的電極反應式:H2O+M+e-=MH+OH-,H2O中的H被M還原
D.鋰離子電池放電時,正極的電極反應式:Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4
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【題目】CO和H2在一定條件下可以合成乙醇(CH3CH2OH):2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g),下列敘述中能說明上述反應在一定條件下已達到最大限度的是( )
A. CO全部轉化為乙醇
B. 正反應和逆反應的化學反應速率均為零
C. 反應體系中乙醇的物質(zhì)的量濃度不再變化
D. CO和H2以1:2的物質(zhì)的量之比反應生成乙醇
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【題目】下列關于有機化合物 和 的說法正確的是( )
A. 一氯代物數(shù)目均有6種
B. 二者均能發(fā)生取代、加成和氧化反應
C. 可用酸性高錳酸鉀溶液區(qū)分
D. 分子中所有碳原子可能在同一平面上
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