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3.工业生产硝酸铵的流程如图1所示
(1)硝酸铵的水溶液呈(填“酸性”、“中性”或“碱性”);其水溶液中各离子的浓度大小顺序为:c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-
(2)已知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图2.
①曲线a对应的温度是200℃.
②关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是ACDE
A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B.P点原料气的平衡转化率接近100%,是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C.图2中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)
D.M点对应的H2转化率是75%
E.如果N点时c(NH3)=0.2mol•L-1,N点的化学平衡常数K≈0.93
(3)尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高效氮肥,工业上以NH3、CO2为原料生产尿素,该反应实际为二步反应:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=-272kJ•mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+138kJ•mol-1
写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s)△H=-134kJ/mol
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5L密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如图3所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定,总反应进行到55min时到达平衡.
②反应进行到10min时测得CO2的物质的量如图3所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=0.148mol•L-1•min-1
③在图4中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图.

分析 (1)硝酸铵溶液中铵根离子水解,使溶液呈酸性;
(2)①正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,氨气的含量减小;
②A.减小生成物浓度平衡正向移动;
B.P点原料气的平衡转化率接近100%,但此时压强为100MPa,高压对设备的要求太高,导致成本高,不是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件;
C.K只受温度影响,温度不变平衡常数不变,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;
D.M点时氨的物质的量的分数为60%,根据反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)利用三段式计算;
E.计算平衡时各组分浓度,代入K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$计算平衡常数;
(3)已知:①2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=-272kJ•mol-1
②H2NCOONH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+138kJ•mol-1
根据盖斯定律,①+②可得:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s);
(4)①已知总反应的快慢由慢的一步决定,反应快慢可以依据第一步和第二步反应的曲线斜率比较大小;
②根据图象中二氧化碳在10 min时测得CO2的物质的量计算出用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2);
③第二步反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大.

解答 解:(1)硝酸铵溶液中铵根离子水解,会使溶液呈酸性,所以溶液中离子浓度大小关系是c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-),
故答案为:酸性;c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);
(2)①合成氨的反应为放热反应,反应温度越高,越不利于反应正向进行,曲线a的氨气的物质的量分数最高,其反应温度对应相对最低,所以a曲线对应温度为200°C;
故答案为:200℃;
②A.及时分离出NH3,可以使平衡正向进行,可以提高H2的平衡转化率,故A正确;
B.P点原料气的平衡转化率接近100%,但此时压强为100MPa,高压对设备的要求太高,导致成本高,当前工业生产工艺中采用的500℃、20MPa~50MPa,故B错误;
C.平衡常数与温度有关,与其他条件无关,温度相同时平衡常数相同,反应是放热反应,温度越高平衡常数越小,则M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N),故C正确;
D.M点时氨的物质的量的分数为60%,利用三段式,设H2转化率是x
根据反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始        1            3                0
转化        x            3x              2x
平衡       1-x         3-3x             2x
$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$=60%,所以x=0.75,故D正确;
E.N点时c(NH3)=0.2mol•L-1,氨气体积分数为20%,则:
                               N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始浓度(mol/L):x             3x                 0
变化浓度(mol/L):0.1           0.3              0.2
平衡浓度(mol/L):x-0.1       3x-0.3           0.2
所以$\frac{0.2}{4x-0.2}$=20%,解得x=0.3,平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{0.{2}^{2}}{0.2×0.{6}^{3}}$≈0.93,故E正确,
故选:ACDE;
(3)已知:①2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=-272kJ•mol-1
②H2NCOONH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+138kJ•mol-1
根据盖斯定律,①+②可得:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s)△H=-134kJ/mol,
故答案为:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s)△H=-134kJ/mol;
(4)①由图象可知在15分钟左右,氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化发生的是第1步反应,氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡,发生的是第二步反应,从曲线斜率不难看出第二步反应速率慢,所以合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定,根据图可知,尿素在55分钟时,物质的量不再变化,即反应达到平衡,所以总反应进行到55min时到达平衡,
故答案为:二;55;
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26mol,二氧化碳的浓度变化为:c(CO2)=$\frac{1mol-0.26mol}{0.5L}$=1.48mol/L,
则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=$\frac{1.48mol/L}{10min}$=0.148 mol/(L•min),
故答案为:0.148;
③第2步反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,所以第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图为
故答案为:

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象、热化学方程式的书写、盐类水解等,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.对叔丁基苯酚()工业用途广泛,可用于生产油溶性酚醛树脂、稳定剂和香料等.实验室以苯酚、叔丁基氯[(CH33CCl]等为原料制备对叔丁基苯酚.实验步骤如下:
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(3)图中倒扣漏斗的作用是防止倒吸.苯酚有腐蚀性,若其溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤.
(4)下列仪器在使用前必须检查是否漏液的是BCD(填选项字母).
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(5)本实验中,对叔丁基苯酚的产率为70.5%.(请保留三位有效数字)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.已知在2L的容器中进行下列可逆反应,各物质的有关数据如下:
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

18.乙酰苯胺是一种白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末,是磺胺类药物的原料,可用作止痛剂、退热剂和防腐剂、
乙酰苯胺的制备原理为

实验参数
名称相对分
子质量
性状密度(g/mL)沸点(℃)溶解性
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乙酰
苯胺
135白色晶体1.22304微溶于冷水,可溶于热水易溶于乙醇、乙醚
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请回答下列问题:
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(3)通过温度计温度下降或锥形瓶内液体不再增加可判断反应基本完成、
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(5)洗涤乙酰苯胺粗品最合适的方法是A(填字母).
A.用少量冷水洗B.用少量热水洗
C.先用冷水洗,再用热水洗D.用酒精洗
(6)步骤2得到的粗品中因含有某些杂质而颜色较深,步骤3重结晶的操作是:将粗品用热水溶解,加入活性炭0.1g,煮沸进行脱色,趁热过滤,再将滤液冷却结晶.
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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同步练习册答案