【題目】氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生命活動中起著重要作用。

(1)氨氣是一種重要的化工原料,氨態(tài)氮肥是常用的肥料。

哈伯法合成氨技術(shù)的相關(guān)反應為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-93kJ/mol,實際生產(chǎn)中,常用工藝條件:Fe作催化劑,控制溫度773K、壓強3.0×107Pa,原料氣中N2H2物質(zhì)的量之比為12.8

①合成氨技術(shù)是氮的固定的一種,屬于______(選填大氣固氮、生物固氮”“人工固氮”)

②合成氨反應常用鐵觸媒催化劑,下列關(guān)于催化劑的說法不正確的是_________

A.可以加快反應速率 B.可以改變反應熱

C.可以減少反應中的能耗 D.可以增加活化分子的數(shù)目

③關(guān)于合成氨工藝的下列理解,正確的是_________

A.原料氣中N2過量,是因N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率

B.控制溫度(773K)遠高于室溫,是為了保證盡可能高的平衡轉(zhuǎn)化率和快的反應速率

C.當溫度、壓強一定時,在原料氣(N2H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率

D.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生

(2)(N2H4)是氮的氫化物之一,其制備方法可用次氯酸鈉氧化過量的氨氣。

①次氯酸鈉溶液顯堿性,表示原理的離子方程式是_________________________。

②常溫下,該水解反應的平衡常數(shù)為K=1.0×10-6mol/L,則1.0mol/LNaClO溶液的pH=____。

③肼與N2O4氧化反應生成N2和水蒸氣。

已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) H=-19.5kJ/mol

N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=-534.2kJ/mol

請寫出肼和N2O4反應的熱化學反應方程式_________________________________。

(3)NH4HCO3溶液中,反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=_____。(已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1=4×10-7)。

【答案】人工固氮 BC AD ClO-+H2OHClO+OH- 11 2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1048.9kJ/mol 1.25×103

【解析】

(1)①由氮元素的單質(zhì)變?yōu)榈幕衔锏倪^程為氮的固定,可根據(jù)氮固定形式判斷固定方式;

②催化劑可降低反應的活化能,提高活化分子百分數(shù),加快化學反應速率但不能使反應平衡發(fā)生移動;

③根據(jù)合成氨氣的反應是氣體體積減小的放熱反應,從化學反應速率和化學平衡移動角度分析外界條件對合成氨氣反應的影響;

(2)①根據(jù)次氯酸鈉是強堿弱酸鹽,利用鹽的水解規(guī)律分析;

②根據(jù)水解平衡常數(shù)的含義計算溶液中c(OH-),然后利用水的離子積計算c(H+)再根據(jù)pH=-lg(H+)計算pH;

③根據(jù)蓋斯定律,將兩個熱化學方程式疊加,可得相應的熱化學方程式;

(3)根據(jù)水解平衡常數(shù)的表達式與Kb、Ka1和水的離子積的關(guān)系計算。

(1)N2H2在催化劑存在時,在高溫、高壓條件下發(fā)生反應產(chǎn)生NH3,該反應屬于氮的固定,是人工固氮;

A.鐵觸媒是合成氨氣的催化劑,由于降低了反應的活化能,使更多的分子變?yōu)榛罨肿樱罨肿訑?shù)增加,反應速率加快,A正確;

B.催化劑可以改變反應途徑,但不能改變物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài),因此不可以改變反應熱,B錯誤;

C.由于催化劑不能改變物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài),因此不能改變反應過程的能量變化,所以不能減少反應中的能耗,C錯誤;

D.由于催化劑可降低反應的活化能,使更多的普通分子變?yōu)榛罨肿,所以可以增加活化分子的?shù)目,D正確;

故合理選項是BC

A.合成氨氣中N2、H2反應的物質(zhì)的量的比是13,加入的原料氣中N2H2物質(zhì)的量之比為12.8,N2過量,是因N2相對易得,適度過量可以加快反應速率,由于增大了一種反應物的濃度,可以使化學平衡正向移動,從而可以使其它反應物的轉(zhuǎn)化率提高,從而可提高H2的轉(zhuǎn)化率,A正確;

B.控制溫度(773K)遠高于室溫,主要是因為在此溫度下催化劑的活性最大,由于該反應的正反應是放熱反應,所以升高溫度,化學平衡逆向移動,反應物平衡轉(zhuǎn)化率降低,B錯誤;

C.當溫度、壓強一定時,在原料氣(N2H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,由于不能改變?nèi)魏我环N反應物的濃度,因此對物質(zhì)平衡轉(zhuǎn)化率無影響,C錯誤;

D.空氣的主要成分是N2、O2,分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2,原料氣N2H2必須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒導致失去催化活性及發(fā)生安全事故發(fā)生,D正確;

故合理選項是AD;

(2)①次氯酸鈉是強堿弱酸鹽,在溶液中ClO-會發(fā)生水解反應:ClO-+H2OHClO+OH-,最終達到平衡時,溶液中c(OH-)>c(H+),所以溶液顯堿性;

②ClO-的水解平衡常數(shù)K==1.0×10-6mol/L,c2(OH-)=1.0mol/L×1.0×10-6mol/L=1.0×10-6mol2/L2,所以c(OH-)=1.0×10-3mol/L,則c(H+)==1.0×10-11mol/L,所以溶液的pH=11

(i)N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) H=-19.5kJ/mol

(ii)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=-534.2kJ/mol

(ii)×2-(i),整理可得2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1048.9kJ/mol

(3)反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K==1.25×10-3

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某同學在做濃硫酸與銅反應的實驗過程中,觀察到銅片表面變黑,于是對黑色物質(zhì)的組成進行實驗探究。

1)用如右圖所示裝置進行實驗1。(加熱和夾持儀器已略去)

實驗1:銅片與濃硫酸反應

操作

現(xiàn)象

加熱到120℃~250℃

銅片表面變黑,有大量氣體產(chǎn)生,形成墨綠色濁液

繼續(xù)加熱至338℃

銅片上黑色消失,瓶中出現(xiàn)白霧,溶液略帶藍色,瓶底部有較多灰白色沉淀

①裝置B的作用是________;裝置C中盛放的試劑是_______。

②為證明A裝置中灰白色沉淀的主要成分為硫酸銅,實驗操作及現(xiàn)象是___________。

2)探究實驗1120℃~250℃時所得黑色固體的成分。

【提出猜想】黑色固體中可能含有CuO、CuSCu2S中的一種或幾種。

【查閱資料】

資料1:亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN6]Cu2+的靈敏檢測劑,向含有Cu2+的溶液中滴加亞鐵氰化鉀溶液,生成紅棕色沉淀。

資料2

CuS

Cu2S

黑色結(jié)晶或粉末

灰黑色結(jié)晶或粉末

難溶于稀硫酸;可溶于硝酸;微溶于濃氨水或熱的濃鹽酸

難溶于稀硫酸和濃鹽酸;可溶于硝酸;微溶于濃氨水

【設計并實施實驗】

實驗2.探究黑色固體中是否含CuO

操作

現(xiàn)象

i.取表面附著黑色固體的銅片5片,用清水洗干凈,放入盛有10mL試劑A的小燒杯中,攪拌

黑色表層脫落,露出光亮的銅片

ii.取出銅片,待黑色沉淀沉降

上層溶液澄清、無色

①試劑A_________。

②甲認為ii中溶液無色有可能是Cu2+濃度太小,于是補充實驗確認了溶液中不含Cu2+,補充的實驗操作及現(xiàn)象是______。

實驗3.探究黑色固體中是否含CuS、Cu2S

操作

現(xiàn)象

i.取實驗2中黑色固體少許,加入適量濃氨水,振蕩后靜置

有體剩余,固液分界線附近的溶液呈淺藍色

ii.另取實驗2中黑色固體少許,加入適量濃鹽酸,微熱后靜置

有固體剩余,溶液變成淺綠色

【獲得結(jié)論】由實驗2和實驗3可得到的結(jié)論是:實驗1中,120℃~250℃時所得黑色固體中_______。

【實驗反思】

分析實驗1338℃時產(chǎn)生現(xiàn)象的原因,同學們認為是較低溫度時產(chǎn)生的黑色固體與熱的濃硫酸進一步反應造成。已知反應的含硫產(chǎn)物除無水硫酸銅外還有二氧化硫,則黑色固體消失時可能發(fā)生的所有反應的化學方程式為_____________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】常溫下,用濃度為的鹽酸分別逐滴加入到的兩種一元堿MOH、ROH溶液中,pH隨鹽酸溶液體積的變化如圖所示.下列說法正確的是

A.時,溶液中微粒濃度的關(guān)系是:

B.將上述MOH、ROH溶液等體積混合后,用鹽酸滴定至MOH恰好反應時,溶液中離子濃度的關(guān)系是:

C.時,溶液中微粒濃度的關(guān)系是:

D.時,不可能存在:

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】醋酸溶液中存在電離平衡CH3COOHH+CH3COO,下列敘述不正確的是( )

A.升高溫度,平衡正向移動,醋酸的電離常數(shù)Ka值增大

B.0.10mol/L的CH3COOH溶液中加水稀釋,溶液中c(OH)增大

C.CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固體,平衡逆向移動

D.25,欲使醋酸溶液pH、電離常數(shù)Ka和電離程度都減小,可加入少量冰醋酸

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS12.8%的CuS,某同學以該廢催化劑為原料,回收其中的鋅和銅。采用的實驗方案如下:

已知:1.步驟①中發(fā)生的化學反應為非氧化還原反應 2.濾渣2的主要成分是SiO2S,下列說法不正確的是

A. 步驟①,最好在通風櫥中進行

B. 步驟①和③,說明CuS不溶于稀硫酸而ZnS溶于稀硫酸

C. 步驟③,涉及的離子反應為CuS+H2O2+2H+Cu2++S+2H2O

D. 步驟②和④,均采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式獲取溶質(zhì)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】關(guān)于SO2NO2的下列說法錯誤的是

A. 都能與NaOH溶液反應生成兩種鹽B. 都能使石蕊試液變紅

C. 都是引起光化學煙霧的大氣污染物D. 工業(yè)制硫酸、硝酸時要用到它們

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】已知反應2CH3OH(g) CH3OCH3(g)H2O(g),在某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應進行到某時刻測得各組分的濃度如下:

物質(zhì)

CH3OH

CH3OCH3

H2O

濃度/mol·L1

0.44

0.6

0.6

下列敘述中正確的是(  )

A.該反應的平衡常數(shù)表達式為K

B.平衡時c(CH3OH)0.04 mol·L1

C.該時刻正、逆反應速率的大小:vv

D.若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應達到平衡,該時間內(nèi)反應速率v(CH3OH)1.6 mol·L1·min1

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】實驗測得0.5 mol·L1CH3COONa溶液、0.5 mol·L1 CuSO4溶液以及H2OpH隨溫度變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是

A. 隨溫度升高,純水中c(H+)>c(OH)

B. 隨溫度升高,CH3COONa溶液的c(OH)減小

C. 隨溫度升高,CuSO4溶液的pH變化是Kw改變與水解平衡移動共同作用的結(jié)果

D. 隨溫度升高,CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低,是因為CH3COO、Cu2+水解平衡移動方向不同

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】氧化還原滴定實驗與中和滴定類似(用已知濃度的氧化劑溶液滴定未知濃度的還原劑溶液或反之),F(xiàn)用0.001 mol·L1KMnO4酸性溶液滴定未知濃度的無色NaHSO3溶液。反應的離子方程式是:2MnO45HSO3H2Mn25SO423H2O

回答下列問題:

(1)________(”)式滴定管盛放高錳酸鉀溶液;

(2)該滴定實驗選用何種指示劑,說明理由____________________(如無需加入指示劑也請說明理由);

(3)滴定前平視KMnO4溶液液面,刻度為a mL,滴定后俯視液面刻度為b mL,則根據(jù)(ba)mL計算得到的待測濃度,比實際濃度________(”)。

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