(16分)運用化學反應原理研究NH3的性質(zhì)具有重要意義。請回答下列問題:
(1)已知:①4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)  H=-1266.8kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)===2NO(g)  H=180.5kJ·mol-1
寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式                   。
(2)氨氣、空氣可以構(gòu)成燃料電池,其電池反應原理為4NH3+3O2===2N2+6H2O。則原電解質(zhì)溶液顯   (填“酸性”、“中性”或“堿性”),負極的電極反應式為          。
(3)合成氨技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑,其研究來自正確的理論指導,合成氨反應的平衡常數(shù)K值和溫度的關(guān)系如下:

①由上表數(shù)據(jù)可知該反應為放熱反應,理由是          ;
②理論上,為了增大平衡時H2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是   (填字母序號);
a.增大壓強    b.使用合適的催化劑
c.升高溫度    d.及時分離出產(chǎn)物中的NH3
③400oC時,測得某時刻氨氣、氮氣、氫氣的物質(zhì)的量濃度分別為3mol·L-1、2mol·L-1、1mol·L-1時,此時刻該反應的v(N2)   v(N2)(填“>”、“<”或“=”)。
(4)①25oC時,將amol·L-1的氨水與0.1mol·L-1的鹽酸等體積混合。當溶液中c(NH4+)=c(Cl-)時,用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=      ;
②向25mL0.10mol·L-1的鹽酸中滴加氨水至過量,該過程中離子濃度大小關(guān)系一定不正確的是         (填字母序號)。
a.c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-)    b.c(C1-)>c(NH4+)=c(H+)>c(OH-)
c.c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)    d.c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)>c(Cl-)

(1)4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)  H=-905.8kJ·mol-1
(2)堿性,2NH3+6OH—6e===N2+6H2O。
(3)①隨著溫度的升高,平衡常數(shù)減小;②ad ;③<。
(4)①10?8/a-0.1;②d。

解析試題分析:(1)已知:①4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)  H=-1266.8kJ·mol-1,
②N2(g)+O2(g)===2NO(g)  H=180.5kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律:①+②×2得氨高溫催化氧化的熱化學方程式為4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)  H=-905.8kJ·mol-1。(2)氨氣、空氣可以構(gòu)成燃料電池,其電池反應原理為4NH3+3O2===2N2+6H2O。為減少氨氣的溶解損失,則原電解質(zhì)溶液顯堿性,負極的電極反應式為2NH3+6OH—6e===N2+6H2O。(3)①由上表數(shù)據(jù)可知該反應為放熱反應,理由是隨著溫度的升高,平衡常數(shù)減;②合成氨的反應正向為氣體體積減小的放熱反應,為了增大平衡時H2的轉(zhuǎn)化率,需使平衡正向移動,a.增大壓強,平衡正向移動,正確;b.使用合適的催化劑,平衡不移動,錯誤; c.升高溫度,平衡逆向移動,錯誤;d.及時分離出產(chǎn)物中的NH3,平衡正向移動,正確,選ad ;③利用Q與K的關(guān)系判斷。400oC時,測得某時刻氨氣、氮氣、氫氣的物質(zhì)的量濃度分別為3mol·L-1、2mol·L-1、1mol·L-1時,此時刻Q=4.5,K=0.5,Q>K,反應逆向進行,v(N2)<v(N2)。   (4)①根據(jù)電荷守恒有c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),由于c(NH4+)=c(Cl-),故c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,故溶液中c(OH-)=10-7mol/L,溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=1/2×0.1mol?L-1=0.05mol?L-1,故混合后溶液中c(NH3.H2O)=1/2amol?L-1-0.05mol?L-1=(0.5a-0.05)mol/L,NH3?H2O的電離常數(shù)Kb=10?7×0.05/0.5a-0.05=10?8/a-0.1;②鹽酸與氨水反應可能出現(xiàn)三種情況:Ⅰ、鹽酸過量,體系為NH4Cl和HCl溶液:a鹽酸過量的較多(即開始向酸液中滴加氨水)時,c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-);b鹽酸稍稍過量時:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);Ⅱ、兩者恰好完反應,體系為NH4Cl溶液:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);Ⅲ、氨水過量:體系為NH4Cl溶液和NH3.H2O:a氨水稍過量時,溶液呈中性:c (Cl-)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH-);b氨水稍稍過量時,溶液呈中性以前:c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-);c氨水過量較多時,溶液呈堿性:c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)或c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),綜上所述,不可能出現(xiàn)c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)>c(Cl-),選d。
考點:考查蓋斯定律、焓變的計算,燃料電池,化學反應速率和化學平衡,電離常數(shù)計算及離子濃度大小比較。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(12分)科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理為:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H="-92.4" kJ/mol,該反應的能量變化如圖所示。

①在反應體系中加入催化劑,反應速率增大,E2的變化是          (填“增大”、“減小”或“不變”)。
②將0.3 mol N2和0.5 mol H2充入體積不變的密閉容器中,在一定條件下達到平衡,測得容器內(nèi)氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/70/b/mlpjh1.png" style="vertical-align:middle;" />,此時H2的轉(zhuǎn)化率為        (計算出結(jié)果);欲提高該容器中H2的轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是          (填選項字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料氣 B.向容器中再充入一定量H2
C.改變反應的催化劑 D.液化生成物分離出氨
(2)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3和TiO2)表面與水發(fā)生反應:
2N2(g)+6H2O(1)  4NH3(g)+3O2(g) H="+1530" kJ/mol
又知:H2O(1)=H2O(g) H="+44.0" kJ/mol
則2N2(g)+6H2O(g)  4NH3(g)+3O2(g) H =      kJ/mol,該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=           ,控制其他條件不變,增大壓強,K值       (填“增大”、“減小”或“不變”)。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

硫酸的消費量是衡量一個國家化工生產(chǎn)水平的重要標志。
(1)一定條件下,SO2與空氣反應10 min后,SO2和SO3物質(zhì)的量濃度分別為1.2 mol/L和2.0 mol/L,則SO2起始物質(zhì)的量濃度為______;生成SO3的化學反應速率為______。
(2)若改變外界條件,發(fā)生SO2與空氣反應生成SO3,使10 min內(nèi)的用O2表示的反應速率為0.15mol/(L·min),則改變的條件可能是_______________。

A.壓縮體積,增大壓強B.降低溫度C.充入大量的氮氣D.僅增加SO2的濃度
(3)工業(yè)制硫酸,用過量的氨水對SO2尾氣處理,請寫出相關(guān)的離子方程式:____ _

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(10分,每空2分)  往一個容積為5L的密閉容器中,通入2molN2和3molH2,在一定條件下,發(fā)生反應  N2+3H22NH3,2 min后測得容器中生成了1mol NH3,試求:
(1)2 min時,N2的物質(zhì)的量          ;   (2)2 min時,H2的物質(zhì)的量濃度           
(3)2 min時,H2的轉(zhuǎn)化率            ;   (4)2min內(nèi),N2的平均反應速率          
(5)N2、H2、NH3的反應速率之比                。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(17分)氮化硅是一種新型陶瓷材料,它可由石英晶體與焦炭顆粒在高溫的氮氣流中,通過如下反應制得:3SiO2 + 6C + 2N2 Si3N4 + 6CO,該反應過程中的能量變化如圖⑵所示;回答下列問題:

(1)上述反應中的還原劑是         ,還原產(chǎn)物是       
(2)該反應是         (填“吸熱”或“放熱”)反應。
(3)在一定溫度下,上述反應在4L密閉容器內(nèi)進行,用M、N兩種物質(zhì)描述其物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖⑶所示:

①M、N表示的物質(zhì)分別為                 。
②比較t2時刻,正逆反應速率大小(正)     (逆)。
(填“>”、“=”、“<”)。.
③若t2=2min,計算反應開始至t2時刻,M的平均化學反應速率為             。
④t3時刻化學反應達到平衡時反應物的轉(zhuǎn)化率為         。
(4)①某種氫燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì),某電極上發(fā)生的電極反應為:A極H2-2e+O2===H2O;則A極是電池的      極 (填“正”或“負”)。
②上述合成氮化硅的反應產(chǎn)生的尾氣不能排放,經(jīng)過處理以后可以用下圖所示的儀器測量尾氣中CO的含量。多孔電極中間的固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)允許O2-在其間通過,其工作原理如圖⑷所示,其中多孔Pt電極a、b分別是氣體CO、O2的載體。

Ⅰ.該電池的正極為          (填a或b);O流向        (填  “正極”或“負極”)
Ⅱ.該電池的正極反應式為                    ,負極反應式為                       。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體,對汽車加裝尾氣凈化裝置,可使有毒氣體相互反應轉(zhuǎn)化為無毒氣體。汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發(fā)生反應:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0。820 ℃時在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中,起始時按照下表進行投料,達到平衡狀態(tài),K=1.0。

起始物質(zhì)的量



n(H2O)/mol
0.10
0.20
0.20
n(CO)/mol
0.10
0.10
0.20
 
(1)該反應的平衡常數(shù)表達式為                                。
(2)平衡時,甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是       。比較下列容器中CO的轉(zhuǎn)化率:乙       甲;丙       甲(填“>”、“=”或“<”)。
(3)丙容器中,若要通過改變溫度,使CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,則溫度需要降低才能達到,則降溫后的平衡常數(shù)K     (填“增大”、“減小”或“不變”)。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(16分)在一容積為2 L的密閉容器內(nèi)加入0.2 molA和0.6 molB,在一定條件下發(fā)生反應:A(s)+3B(g)2C(s)+3D(g) 已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表:

溫度/℃
1000
1150
1300
平衡常數(shù)
64.0
50.7
42.9
請回答下列問題:
⑴該反應的平衡常數(shù)表達式K=              ,ΔH         0(填“>”或“<”)。
⑵1000 ℃時,4 min后達到平衡.求4 min內(nèi)D的平均反應速率v(D)=              ,B的平衡轉(zhuǎn)化率為              ,平衡時B的體積分數(shù)              
⑶欲提高⑵中B的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是              
A.減少C的量        B.增加A的量          C.移出部分D   
D.降低反應溫度        E.減小容器的容積       F.加入合適的催化劑
⑷1000 ℃時, 在一容積為2 L的密閉容器內(nèi)加入XmolC和0.6 molD,5 min后達到平衡,B的濃度與⑵中B的濃度相同,求X的范圍              
⑸下列說法中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是              
A.容器內(nèi)混合氣體的壓強不隨時間變化而變     B.B的速率不隨時間的變化而變化
C.c(B)︰c(D)=1︰1                          D.混合氣體的密度保持不變(M(B)≠M(D))

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

反應A(g) B(g) +C(g)在容積為1.0L的密閉容器中進行,A的初始濃度為0.050mol/L。溫度T1和T2下A的濃度與時間關(guān)系如圖所示。回答下列問題:

(1)上述反應的溫度T1    T2,平衡常數(shù)K(T1   K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)若溫度T2時,5min后反應達到平衡,A的轉(zhuǎn)化率為70%,則:
①平衡時體系總的物質(zhì)的量為       。
②反應的平衡常數(shù)K=      。
③反應在0~5min區(qū)間的平均反應速率v(A)=       。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

甲醇是重要的化學工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下表所示:

化學反應
平衡常數(shù)
溫度(℃)
500
800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)  H2O (g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+ CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g)
K3
 
 
 
(1)反應②是      (填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)某溫度下反應①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(P)的關(guān)系如圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)K(A)            K(B)(填“>”、“<”或“=”)。

(3)判斷反應③△H      0; △S      0(填“>”“=”或“<”)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關(guān)系,則K3=          (用K1、K2表示)。在500℃、2L的密閉容器中,進行反應③,測得某時刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol,此時v(正)      v(逆)(填“>”“=”或“<”)
(4)一定溫度下,在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②,已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示,若在t0時刻分別改變一個條件,曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ和曲線Ⅲ。

當曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ時,改變的條件是                   
當曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅲ時,改變的條件是                  
(5)甲醇燃料電池通常采用鉑電極,其工作原理如圖所示,負極的電極反應為:                      。

(6)一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸。通常狀況下,將0.2 mol/L的醋酸與0.1 mol/LBa(OH)2溶液等體積混合,則混合溶液中離子濃度由大到小的順序為                                  。

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