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9.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用.
(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K298398498
平衡常数K4.1×106K1K2
①试判断K1> K2(填写“>”“=”或“<”).
②如果合成氨反应的方程式写为$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2(g)?NH3(g),其平衡常数为K’,则K’与K的关系为D(填字母)
A.K′=K   B.K′=2K   C.K′=$\frac{1}{2}$K  D.K′=$\sqrt{k}$(2)下列各项能说明合成氨反应已达到平衡状态的是ce(填字母)(反应是在固定体积的密闭容器中进行的)
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2    b.v(N2(正)=3v(H2(逆)
c.容器内压强保持不变                        d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均摩尔质量不变
(3)将0.3mol N2和0.5mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的$\frac{7}{8}$,此时H2的转化率为30%;欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是AD(填选项字母).
A.向容器中按原比例再充入原料气         B.向容器中再充入一定量H2
C.改变反应的催化剂                     D.液化生成物分离出氨
(4)盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似.
①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式N2H62++H2O═[N2H5•H2O]++H+
②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是A(填序号).
A.c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(OH-)    
B.c(Cl-)>c([N2H5•H2O+])>c(H+)>c(OH-
C.2c(N2H62+)+c([N2H5•H2O]+)+c(H+)=c(H+)+c(OH-
D.c(N2H62+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-

分析 (1)①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小;
②Ⅰ、N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),Ⅱ、$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2(g)?NH3(g),Ⅱ=$\frac{1}{2}$×Ⅰ,则K′=$\sqrt{k}$;
(2)根据化学平衡时:正逆反应速率相等,各组分含量保持不变判断;
(3)根据化学平衡的三段式列式计算出氢气的转化率;根据影响化学平衡的条件分析判断以及增大一种物质的浓度会提高另一种物质的转化率;
(4)①根据铵根离子的水解产物是氨水和氢离子来书写水解方程式;
②盐酸肼水溶液中水解原理与NH4Cl类似,N2H62+离子水解溶液显酸性.

解答 解:(1)①因该反应是放热反应,反应随着温度的升高,平衡逆向移动,故K1>K2
故答案为:>;
②Ⅰ、N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,
Ⅱ$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2(g)?NH3(g),K′=$\frac{c(N{H}_{3})}{{c}^{\frac{1}{2}}({N}_{2})•{c}^{\frac{3}{2}}({H}_{2})}$,
因为,Ⅱ=$\frac{1}{2}$×Ⅰ,则K′=$\sqrt{k}$;
故答案为:D;
(2)a.容器内参与反应的N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2,平衡时无此特征,故错误;    
b.v(N2(正)=$\frac{1}{3}$v(H2(逆)化学平衡,故错误;
c.反应气体分子数减少,容器内压强会减小,保持不变时,化学平衡,故正确;                        
d.混合气体的总质量不变,恒容容器气体体积不变,密度始终保持不变,故错误;
e.混合气体的总质量不变,气体总的物质的量变小,平均摩尔质量变大,不变时,化学平衡,故正确;
故答案为:ce;
(3)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始量(mol) 0.3      0.5       0    
变化量(mol)   x        3x       2x
平衡量(mol) 0.3-x     0.5-3x    2x
容器内气体压强变为原来的$\frac{7}{8}$,即气体的物质的量变为为原来的$\frac{7}{8}$,$\frac{2x+0.5-3x+0.3-x}{0.3+0.5}$=$\frac{7}{8}$,解得x=0.05,H2的转化率为$\frac{0.15}{0.5}×100%$=30%;
A.向容器中按原比例再充入原料气,相当于增大容器内的压强,平衡正向进行,提高氢气的转化率,故A正确;         
B.向容器中再充入一定量H2,提高了N2的转化率,而本身的转化率降低,故B错误;
C.改变反应的催化剂,不改变化学平衡,不能提高氢气转化率,故C错误;                     
D.液化生成物分离出氨,减少生成物,平衡正向进行,提高氢气转化率,故D正确;
故答案为:30%;A D;
(4):①盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似,由N2H4联想到NH3,由N2H6Cl2联想到NH4Cl,再注意到N2H6是二元碱而NH3是一元的,则盐酸肼第一步水解反应的离子方程式为N2H62++H2O?[N2H5•H2O]++H+
故答案为:N2H62++H2O═[N2H5•H2O]++H+;  
 ②盐酸肼水溶液中水解原理与NH4Cl类似,N2H62+离子水解溶液显酸性;
A、溶液中离子浓度大小为:c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(OH-),故A正确;
B、依据化学式可知N2H6Cl2,溶液中氯离子浓度大于N2H62+,故B错误;
C、依据溶液中质子数守恒分析,计算式错误,故C错误;
D、依据化学式可知N2H6Cl2,溶液中氯离子浓度大于N2H62+,故D错误;
故答案为:A.

点评 本题考查了化学平衡常数K与可逆反应的关系、化学平衡的有关计算、化学平衡状态的判断、盐类水解的分析应用、电解质溶液中离子浓度大小比较方法、电荷守恒和质子守恒的分析判断,掌握基础注意类推应用是关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

6.下列化学方程式或离子方程式书写不正确的是(  )
A.醋酸钠中加入盐酸:CH3COONa+H+→CH3COOH+Na+
B.在硫酸作催化剂、加热条件下乙烯与水发生加成反应:CH2═CH2+H2O  $→_{△}^{H_{2}SO_{4}}$ CH3CH2OH
C.甲醛溶液中加入足量的银氨溶液并加热:
HCHO+2[Ag(NH32]++2OH-$\stackrel{水浴加热}{→}$HCOO-+NH4++2Ag↓+3NH3+H2O
D.2分子甘氨酸   在一定条件下脱去2分子水:

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科目:高中化学 来源:2017届安徽省黄山市高三上月考二化学卷(解析版) 题型:选择题

下列各组内物质反应产生的气体分别通入FeSO4溶液中,能与FeSO4发生反应的是( )

① Na2O2和H2O ② Al和NaOH溶液 ③ MnO2和浓盐酸共热 ④ 铜片和浓硫酸共热

A.只有①② B.只有①③ C.只有②③ D.只有③④

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科目:高中化学 来源:2017届重庆一中高三上学期第二次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题

下列物质的制备与工业生产相符的是

①NH3 NO HNO3

②浓HCl Cl2 漂白粉

③MgCl2(aq) 无水MgCl2 Mg

④饱和NaCl(aq) NaHCO3 Na2CO3

⑤铝土矿NaAlO2溶液Al(OH)3Al2O3 Al

A.①④⑤ B.①③⑤ C.②③④ D.②④⑤

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一,通过下列反应可以制备甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(l)△H
化学式H2(g)CO(g)CH3OH(l)
标准燃烧热(25℃)
△H/kJ•mol-1
-285.8-283.0-726.5
(1)已知:计算上述反应的△H=-128.1 kJ•mol-1
(2)在容积可变的密闭容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)进行CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)生
成CH3OH(g),H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图1所示.
①该反应的△S<0,图中的T1<T2(填“<”、“>”或“=”).
②当达到平衡状态A 时,容器的体积为2L,此时该反应的平衡常数为4,若达到平衡状态B 时,则容器的体积V(B)=0.4 L.
③在该容器中,下列措施可增加甲醇产率的是B.
A.升高温度  B.从平衡体系中及时分离CH3OH   C.充入He       D.再充入0.5mol CO和1mol H2
(3)在容积固定为2L的密闭容器中充入2molCO(g)和6molH2(g)生成CH3OH(g)反应时间与物质的量浓度的关系如图2所示,则前10分钟内,氢气的平均反应速率0.16mol/(L•min);若15分钟时升高体系温度,在20分钟时达到新平衡,此时氢气的转化率为33.3%,请在图2中画出15-25分钟c (CO)的变化曲线.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

14.运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义.
(1)已知反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-99kJ•mol-1中的相关化学键能如表:
化学键H-HC-OC≡OH-OC-H
E/(kJ•mol-1436343x465413
则x=1076.
(2)甲醇作为一种重要的化工原料,既可以作为燃料,还可用于合成其它化工原料.在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为:CH3OH(g)+CO(g)?HCOOCH3(g)△H=-29.1kJ•mol-1.向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g) 和2mol CO,测得容器内的压强(p:kPa)随时间(min)的变化关系如图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是使用催化剂.
②反应Ⅰ在5min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)=0.10mol•L-1•min-1
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)=2L•mol-1.在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v(正)< v(逆) (填“>”“<”“﹦”),原因是浓度商Qc=$\frac{1.5}{0.5•1}$=3>2=K反应向逆方向进行,故v(正)<v(逆).
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1>T3(填“>”“<”“﹦”),判断的理由是此反应为放热反应,降温,平衡向正向进行(或反应Ⅰ达平衡时所需的时间比反应Ⅲ达平衡时所需的时间短,反应速率快,故T1温度更高).
(3)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2.某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如图2所示,利用以下反应填空:
NO+CO?N2+CO2(有CO)  2NO?N2+O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为此反应为放热反应,升高温度反应更有利于向逆反应方向进行.
②在$\frac{n(NO)}{n(CO)}$=1的条件下,应控制最佳温度在870℃左右.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.在相同温度下,向a,b两密闭容器中均同时充入0.5molA和0.2molB的混合气体,起始体积均为2L,a容器保持容积不变,b容器中的活塞可上下移动,保持压强不变.发生反应3A(气)+B(气)?2C(气)+D(气);10min后a中达平衡,生成物D的浓度为0.05mol•L-1,tmin后b中达平衡,生成物D的浓度为dmol•L-1.试回答下列问题
(1)a容器中前10min平均反应速率v(C)=0.01mol/(L•min)
(2)比较大小:d>0.05(填>、<、=、或无法比较;下同),t<10;
(3)求平衡时a容器中B物质的转化率及该温度下反应的化学平衡常数K.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

18.实验室用氯化钠固体配制1.00mol/L的NaCl溶液0.5L,回答下列问题.
(1)请写出该实验的实验步骤
①溶解 ②冷却 ③转移 ④洗涤⑤定容⑥摇匀
(2)现在已有下列仪器:托盘天平,烧杯,量筒,要完成本实验还需仪器为:500mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管.
(3)试分析下列操作对所配溶液的浓度有何影响(偏高、偏低或者无影响)及造成该影响的原因.
①容量瓶用蒸馏洗涤后残留有少量的水,对所配溶液浓度的影响无影响,原因是:配制完成前,有蒸馏水不会影响溶液的体积,根据公式c=$\frac{n}{V}$,题目中物质的量n不变,溶液体积V无影响,溶液物质的量浓度c无影响
②定容后,加盖倒转摇匀后,发现液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至刻度.对所配溶液浓度的影响浓度偏小,原因是:实际加入溶液的体积偏大,根据公式C=$\frac{n}{V}$,当溶质物质的量n不变时,溶液体积V越大,溶液物质的量浓度C就越小.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

19.CaCl2是一种易溶于水的物质,无法用过滤的方式将其和NaCl分离,经过分析讨论,某小组同学在此基础上继续设计了如图实验:

回答下列问题:
(1)该小组同学的实验目的是分离NaCl和CaCl2
(2)上图括号内的操作步骤为①过滤②蒸发结晶;
(3)按此实验方案得到的NaCl固体中肯定含有Na2CO3(填化学式)杂质,为了解决这个问题可以向过滤得到的滤液中加入适量的盐酸(填名称).
(4)在某Na+浓度为0.3mol•L-1的某无色澄清溶液中,还可能含有若干种离子:阳离子K+、Ag+、Ca2+、Cu2+; 阴离子CO32-、SO42-、Cl-、NO3-
现取该溶液100mL,先加入足量稀硝酸,放出标准状况下0.224L气体;再加入足量稀Ba (NO32溶液,有白色沉淀产生,将混合液过滤洗涤干燥得固体2.33g,滤液中滴加硝酸银溶液无明显现象.请回答下列问题.
①不能确定是否存在的阴离子是NO3-
②判断K+是否存在的根据根据电荷守恒(2n(CO32-+)+2n(SO42-)=2×0.01mol+2×0.01mol=0.04mol>n(Na+)=0.1×0.3mol,因此溶液中一定含有K+;若存在,c(K+)的最小浓度为0.1mol/L.
③混合液过滤后洗涤沉淀,检验沉淀洗净的方法是:取最后一次洗涤滤液少许于试管,滴加几滴Na2CO3溶液,如果没有气体,也没有白色沉淀产生,说明已洗净.

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