【題目】化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用.

Ⅰ.氮元素在海洋中的循環(huán),是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程可用下圖表示。

1海洋中的氮循環(huán)起始于氮的固定,其中屬于固氮作用的一步是 填圖中數(shù)字序號

2有氧時(shí),在硝化細(xì)菌作用下,NH4+可實(shí)現(xiàn)過程④的轉(zhuǎn)化,將過程④的離子方程式補(bǔ)充完整:________NH4+ + 5O2 == 2NO2- + ________H+ +__________+__________。

Ⅱ.工業(yè)合成氨原理是:N2g+3H2g2NH3g △H <0,當(dāng)反應(yīng)器中按nN2:nH2=1:3投料,分別在200℃、400℃、600℃下達(dá)到平衡時(shí),混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖。

3曲線a對應(yīng)的溫度是

4關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng),下列敘述正確的是 。

A.及時(shí)分離出NH3可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率

B.上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系

是KM=KQ>KN

C.M點(diǎn)比N點(diǎn)的反應(yīng)速率快

D.由曲線a可知,當(dāng)壓強(qiáng)增加到100 MPa以上,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)可達(dá)到100%

5如果N點(diǎn)時(shí)cNH3=0.2mol·L-1,N點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)K L2/mol2 精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。

.尿素是一種非常重要的高效氮肥,工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素,該反應(yīng)實(shí)際為兩步反應(yīng):

第一步:2NH3g+CO2gH2NCOONH4s ΔH=-272kJ·mol-1

第二步:H2NCOONH4sCONH22s+H2Og ΔH=+138kJ·mol-1

6寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式:_________________________。

7某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖所示:

①反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí)測得CO2的物質(zhì)的量如圖所示,則用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率vCO2

mol/L·min。

②已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第_________步反應(yīng)決定,總反應(yīng)進(jìn)行到_________min時(shí)到達(dá)平衡。

【答案Ⅰ.11分;2 4 NH4+ + 5O2 = 2NO2- + 6 H+ + N2O + 5H2O2分

Ⅱ.3200℃ 2分 4AB2分)(50.932分

62NH3g+CO2gH2Og+CONH22 s ΔH=-134kJ/mol)(2分

70.148 2分; 1分 55 1分

解析】

試題分析:Ⅰ.1氮的固定作用是指游離態(tài)氮元素發(fā)生反應(yīng)生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用,轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知只有反應(yīng)②是固氮作用;

2有氧時(shí),在硝化細(xì)菌作用下,NH4+可實(shí)現(xiàn)過程④的轉(zhuǎn)化,生成N2O、NO2-、H+和水,氮元素化合價(jià)-3價(jià)變化為+1價(jià)和+3價(jià),氧元素化合價(jià)0價(jià)變化為-2價(jià),根據(jù)得失電子守恒配平得到離子方程式為4NH4++5O22NO2-+6H++N2O+5H2O;

Ⅱ.31該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度高,反應(yīng)向進(jìn)行,氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低,曲線a的氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最高,所以反應(yīng)溫度最低,因此a曲線對應(yīng)溫度為200°C;

4A.及時(shí)分離出NH3,降低生成物濃度,平衡正向進(jìn)行,可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率,A正確;B.溫度不變,平衡常數(shù)不變該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高,平衡常數(shù)越小,則M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是KMKQ>KN,B正確;C.N點(diǎn)溫度高于M點(diǎn),溫度越低反應(yīng)速率越快,所以N點(diǎn)比M點(diǎn)的反應(yīng)速率快,C錯誤;D該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)不能進(jìn)行到底,當(dāng)壓強(qiáng)增加到100 MPa以上,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)接近達(dá)到100%D錯誤;答案選AB;

5N點(diǎn)時(shí)cNH30.2molL-1,氨氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%,則:

N2g+3H2g2NH3g

起始濃度mol/L x 3x 0

轉(zhuǎn)化濃度mol/L 0.1 0.3 0.2

平衡濃度mol/L x-0.1 3x-0.3 0.2

所以0.2/4x-0.2=0.2,解得x0.3則平衡常數(shù)Kc2NH3/c3H2cN20.22/0.63×0.20.93;

6第一步:2NH3g+CO2gH2NCOONH4s ΔH=-272kJ·mol-1———①

第二步:H2NCOONH4sCONH22s+H2Og ΔH=+138kJ·mol-1———②

根據(jù)蓋斯定律+2NH3g+CO2gH2Og+CONH22 s ΔH=-134kJ/mol;

7由圖可知反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí)測得CO2的物質(zhì)的量1mol變?yōu)?/span>0.26mol,則用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率vCO20.148mol/L·min;

圖像可知在15min左右,第一步反應(yīng)氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨后不再變化,第二步反應(yīng)氨基甲酸銨先增大再減小最后達(dá)到平衡,從曲線斜率可知第二步反應(yīng)速率慢,所以合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步反應(yīng)決定,圖可知,尿素在55分鐘時(shí),物質(zhì)的量不再變化,所以總反應(yīng)進(jìn)行到55min時(shí)到達(dá)平衡。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氮、氧、磷、鐵是與生命活動密切相關(guān)的元素;卮鹣铝袉栴}:

(1)P的基態(tài)原子最外電子層具有的原子軌道數(shù)為 ,F(xiàn)e3+比Fe2+穩(wěn)定的原因是 。

(2)N、O、P三種元素第一電離能最大的是 ,電負(fù)性最大的是 。

(3)含氮化合物NH4SCN溶液是檢驗(yàn)Fe3+的常用試劑,SCN-中C原子的雜化類型為 ,1mol SCN-中含π鍵的數(shù)目為 NA。

(4)某直鏈多磷酸鈉的陰離子呈如圖所示的無極單鏈狀結(jié)構(gòu),其中磷氧四面體通過共有頂角氧原子相連,則該多磷酸鈉的化學(xué)式為 。

(5)FeO、NiO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)相同、其中Fe2+和Ni2+的離子半徑分別為7.8×10-2nm、6.9×10-2nm,則熔點(diǎn)FeO NiO(填“<”、“>”或“=”)原因是 。

(6)磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。P原子與B原子的最近距離為acm,則磷化硼晶胞的邊長為 cm。(用含a的代數(shù)式表示)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】【化學(xué)——化學(xué)與技術(shù)】過氧化鈣可以用于改善地表水質(zhì)、處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮,也可用于應(yīng)急供氧等。實(shí)驗(yàn)室可用工業(yè)碳酸鈣(含MgCO3、FeCO3等雜質(zhì))制取純凈的碳酸鈣,然后再用純的碳酸鈣制取過氧化鈣,其主要流程如下:

已知:CaO2·8H2O呈白色微溶于水,加熱至350左右開始分解放出氧氣,425分解完全。

(1)寫出反應(yīng)中氧化還原反應(yīng)的離子方程式:___________________________。

(2)向反應(yīng)后的溶液中加濃氨水的目的是:___________,________(用方程式表示)

(3)反應(yīng)常用冰水控制溫度在0左右,其可能原因是(寫出兩種):

__________________________;__________________________。

(4)測定產(chǎn)品中CaO2的含量的實(shí)驗(yàn)步驟是

第一步:準(zhǔn)確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中,加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體,再滴入少量2 mol/L的H2SO4溶液,充分反應(yīng)。

第二步:向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液。

第三步:逐滴加入濃度為c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反應(yīng)完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。已知:I2+2S2O===2I+S4O。

某同學(xué)第一步和第二步的操作都很規(guī)范,第三步滴速太慢,這樣測得的CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能________(填“不受影響”“偏低”或“偏高”),原因是____________________.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】圖表示298K時(shí)N2與H2反應(yīng)過程中的能量變化。根據(jù)右圖敘述正確的是

A.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) △H-92kJ·mol-1

B.不用催化劑,生成 1molNH3放出的熱為46 KJ

C.加入催化劑,生成 1molNH3的反應(yīng)熱減小50 KJ·mol-1

D.曲線b表明加入催化劑降低了反應(yīng)熱,加快了反應(yīng)速率

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為,它可通過不同化學(xué)反應(yīng)分別制得B、C、DE四種物質(zhì)。請回答下列問題:

1AE五種物質(zhì)中,互為同分異構(gòu)體的是 填代號。

2寫出由A生成D的化學(xué)方程式 。A生成E的反應(yīng)類型為 。

3已知HCHO分子中所有原子都在同一平面內(nèi),則在上述分子中所有的原子有可能都在同一平面的物質(zhì)是 填序號。

4C能形成高聚物,該高聚物的結(jié)構(gòu)簡式為

5寫出一種區(qū)分DE的試劑 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】原電池是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。某興趣小組為研究原電池原理,設(shè)計(jì)如圖裝置:

(1)a和b用導(dǎo)線連接,Cu極為原電池_________極(填“正”或“負(fù)”),電極反應(yīng)式為 Zn極發(fā)生_________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。溶液中H+移向____________(填“Cu”或“Zn”)極。

(2)無論a和b是否連接,Zn片均被腐蝕。若轉(zhuǎn)移了0.2mol電子,則理論上Zn片質(zhì)量減輕______g。

(3)有同學(xué)想把Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,你認(rèn)為是否可行? (填“是”或“否”),理由是 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知Ksp(AgCl)1.56×10-10,Ksp(AgBr)7.7×10-13 ,Ksp(Ag2CrO49×10-11。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-,濃度均為0.010mol/L,向該溶液中逐滴加入0.010mol/L的AgNO3溶液時(shí),三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)?/span> ( )

A.Cl-、Br-、CrO42- B.CrO42-、Br、Cl- C.Br-、Cl-、CrO42- D.Br、CrO42-、Cl-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下,固定體積的密閉容器內(nèi),反應(yīng)2HIgH2 g+ I2 g達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是:

I2的體積分?jǐn)?shù)不再變化;

生成1 mol H2同時(shí)消耗1 molI2;

容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化;

生成2 mol HI同時(shí)消耗1molH2;

氣體的密度不再變化;

混合氣體的平均分子質(zhì)量不再變化

A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤⑥ C.①②⑤⑥ D.①②

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定。請回答:

(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是_____________,

在導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)開_________(用a、b表示)。

(2)負(fù)極反應(yīng)式為____________________________。

(3)電極表面鍍鉑粉的原因是___________________________。

(4)該電池工作時(shí),H2和O2連續(xù)由外部供給,電池可連續(xù)不斷

提供電能。因此,大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種

重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下:

2Li+H22LiH LiH+H2O===LiOH+H2

①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是__________,反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________。(均填化學(xué)式)

②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3,用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2,被吸收的H2體積與生成的LiH體積比為______________。

③由②生成的LiH與H2O作用,放出的H2用作電池燃料,若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為________mol。

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