【题目】研究氮及其化合物对化工生产有重要意义。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1
②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3
则热化学方程式:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=__(用△H1、△H2、△H3表示)。
(2)在2L密闭绝热容器中,投入4mol N2和6mol H2,在一定条件下生成NH3,测得不同温度下,平衡时NH3的物质的量数据如下表:
温度/K | T1 | T2 | T3 | T4 |
n(NH3)/mol | 3.6 | 3.2 | 2.8 | 2.0 |
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是__。
A.3v正(H2)=2v逆(NH3) B.容器内气体压强不变
C.混合气体的密度不变 D.混合气的温度保持不变
②温度T1__(填“>”<”或“=”)T3。
③在T3温度下,达到平衡时N2的转化率为__。
(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g) △H。上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则该反应的化学平衡常数Kp为__(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa),已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1,当N2O4分解10%时,v逆=__kPa·s-1。
(4)以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO,并通过电解再生,装置如图。阴极的电极反应式为__,电解槽中的隔膜为__(填“阳”或“阴”)离子交换膜。每处理1mol NO,电路中通过电子的物质的量为__。
【答案】2△H2-3△H1+3△H3 BD < 35% 2×105 2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 阳 2mol
【解析】
(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1
②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3
利用盖斯定律,便可求出热化学方程式:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H;
(2)①A.3v正(H2)=2v逆(NH3),则v正(H2):v逆(NH3)=2:3;
B.容器内气体压强不变,则反应前后气体分子数不变;
C.混合气体的质量不变、体积不变,密度始终不变;
D.混合气的温度保持不变,则反应物的物质的量不再发生改变;
②从T1到T3,n(NH3)减小,说明平衡逆向移动,由此可确定温度T1与T3的关系;
③T在T3温度下,可利用三段式,求出达到平衡时N2的转化率;
(3)平衡时,v正= v逆,由此可求出该反应的化学平衡常数Kp;假设将1mol N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa),已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1,当N2O4分解10%时,由反应式N2O4(g)2NO2(g),可求出生成NO20.2mol,p(NO2)=,由此可求出v逆;
(4)由图中可以看出,在阴极,SO32-→S2O42-,则阳极应为H2O失电子生成H+和O2,由此可写出阴极的电极反应式,电解槽中的隔膜类型,在NO吸收柱内发生反应S2O42-+2NO=2SO32-+N2,由此可算出每处理1mol NO,电路中通过电子的物质的量。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1
②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3
利用盖斯定律,将2×②-3×①+3×③,便可求出热化学方程式:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2-3△H1+3△H3;答案为:2△H2-3△H1+3△H3;
(2)①A.3v正(H2)=2v逆(NH3),则v正(H2):v逆(NH3)=2:3,速率之比不等于化学计量数之比,反应未达平衡,A不合题意;
B.容器内气体压强不变,则反应前后气体分子数不变,反应达平衡状态,B符合题意;
C.混合气体的质量不变、体积不变,密度始终不变,不一定达平衡状态,C不合题意;
D.混合气的温度保持不变,则反应物的物质的量不再发生改变,反应达平衡状态,D符合题意;因此BD符合题意,答案为:BD;
②合成氨反应为放热反应,从T1到T3,n(NH3)减小,说明平衡逆向移动,从而表明温度升高,即温度T1<T3;答案为:<;
③T3温度下,在2L密闭绝热容器中,投入4mol N2和6mol H2,平衡时生成NH3 2.8mol,
建立三段式如下:
达到平衡时N2的转化率为=35%;答案为:35%;
(3)平衡时,v正= v逆,k正·p(N2O4)= k逆·p2(NO2),该反应的化学平衡常数Kp== ;假设将1mol N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa),已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1,当N2O4分解10%时,由反应式N2O4(g)2NO2(g),可求出生成NO2 0.2mol,p(NO2)=,由此可求出v逆=k逆×p2(NO2)= 5×102kPa-1·s-1×()2=2×105 kPa·s-1;答案为:;2×105;
(4)由图中可以看出,在阴极,SO32-→S2O42-,则阳极应为H2O失电子生成H+和O2,由此可写出阴极的电极反应式2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O;因为阳极生成H+,而阴极消耗H+,所以H+应从阳极迁移到阴极,电解槽中的隔膜应为阳离子交换膜;在NO吸收柱内发生反应S2O42-+2NO=2SO32-+N2,依据电子守恒,可算出每处理1mol NO(N 由+2价降为0价),电路中通过电子的物质的量2mol;答案为:2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O;阳;2mol。
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【题目】亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂, 可由NO与Cl2在通常条件下反应得到。某学习小组在实验室用如图所示装置制备NOCl。
已知:亚硝酰氯(NOCl)的熔点为-64.5℃、沸点为-5.5℃, 气态呈黄色,液态时呈红褐色,易与水反应。
请回答下列问题:
(1)装置A中仪器a的名称是____________。
(2)实验开始时,应先打开K2,再打开____________(填K1”或K3”),通入一段时间气体,其目的是____________。
(3)实验时利用装置B除去某些杂质气体并通过观察B中的气泡来判断反应速率,装置B中的长直玻璃管还具有的作用是____________。
(4)装置C中应选用的试剂为____________(填试剂名称)。
(5)装置F的作用是____________。
(6)工业上可用间接电化学法除去NO,其原理如图所示,吸收塔中发生的反应为:NO+S2O42-+H 2O——N2+HSO3-(未配平)
①吸收塔内发生反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
②阴极的电极反应式为_______。
(7)NOCl与H2O反应生成HNO2和HCl。请设计实验证明HNO2是弱酸:_______。
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【题目】等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s) ΔH<0,下列叙述正确的是 ( )
A. 平衡常数K值越大,X的转化率越大
B. 达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z)
C. 达到平衡后降低温度,正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数
D. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动
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【题目】常温下,下列各组离子在指定环境中能大量共存的是( )
A.在=1013的溶液中:NH4+、Ca2+、Cl-、K+
B.由水电离出的c(H+)=1×10-13mol/L的溶液中:Na+、HCO3-、Cl-、K+
C.无色溶液中可能大量存在Al3+、NH4+、Cl-、S2-
D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO42-
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【题目】三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3 是橙黄色、微溶于水的配合物,是合成其它一些含钴配合物的原料。下图是某科研小组以含钴废料(含少量Fe、Al 等杂质)制取[Co(NH3)6]Cl3 的工艺流程:
回答下列问题:
(1)写出加“适量NaClO3”发生反应的离子方程式______________。
(2)“加Na2CO3 调pH至a”会生成两种沉淀,分别为_______________________(填化学式)。
(3)操作Ⅰ的步骤包括_____________________________、冷却结晶、减压过滤。
(4)流程中NH4Cl除作反应物外,还可防止加氨水时c(OH-) 过大,其原理是_________________。
(5)“氧化”步骤,甲同学认为应先加入氨水再加入H2O2,乙同学认为试剂添加顺序对产物无影响。你认为___________(填“甲”或“乙”)同学观点正确,理由是_________________________________。写出该步骤的化学方程式:________________________________
(6)通过碘量法可测定产品中钴的含量。将 [Co(NH3)6]Cl3 转化成Co3+后,加入过量KI 溶液,再用Na2S2O3标准液滴定(淀粉溶液做指示剂),反应原理:2Co3++2I-=2Co2++I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,实验过程中,下列操作会导致所测钴含量数值偏高的是_______。
a.用久置于空气中的 KI 固体配制溶液
b.盛装Na2S2O3标准液的碱式滴定管未润洗
c.滴定结束后,发现滴定管内有气泡
d.溶液蓝色退去,立即读数
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【题目】Ⅰ.十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体,经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。
已知:C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) ΔH1
C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) ΔH2
ΔH1>ΔH2>0;C10H18→C10H12的活化能为Ea1,C10H12→C10H8的活化能为Ea2,十氢萘的常压沸点为192℃;在192℃,液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9%。
请回答:
(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___。
A.高温高压 B.低温低压
C.高温低压 D.低温高压
(2)研究表明,将适量的十氢萘置于恒容密闭反应器中,升高温度带来高压,该条件下也可显著释氢,理由是___。
(3)温度335℃,在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00mol)催化脱氢实验(两步反应都使用了催化剂),测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系,如图1所示。
①在8h时,反应体系内氢气的量为___mol(忽略其他副反应)。
②x1显著低于x2的原因是___。
③在图2中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量—反应过程”示意图___。
Ⅱ.(1)科学家发现,以H2O和N2为原料,熔融NaOH—KOH为电解质,纳米Fe2O3作催化剂,在250℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行,请补充完整。
电极反应式:___和2Fe+3H2O+N2=Fe2O3+2NH3。
(2)常温下饱和亚硫酸溶液的物质的量浓度为1.25mol·L-1,电离常数Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7。向10mL饱和H2SO3溶液中滴加相同物质的量浓度的NaOH溶液VmL。当V=amL时,溶液中离子浓度有如下关系:c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-);当V=bmL时,溶液中离子浓度有如下关系:c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO32-)+c(H2SO3);则a___(填“大于”“小于”或“等于”)b。
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【题目】氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料,可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得:3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3
请回答下列问题:
(1)基态B原子的价电子排布式为___,B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为___,CH4、H2O、CO2的键角按照由大到小的顺序排列为___。
(2)与(HB=NH)3互为等电子体的有机分子为___(填分子式)。
Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。
(1)印度尼赫鲁先进科学研究中心的Datta和Pati等人借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究,从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图1),每个杂环平面上下两侧最多可吸附10个H2分子。
①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为___。
②相关键长数据如表所示:
化学键 | C—S | C=S | C16S8中碳硫键 |
键长/pm | 181 | 155 | 176 |
从表中数据可以看出,C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C=S键之间,原因可能是___。
③C16S8与H2微粒间的作用力是___。
(2)具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,晶胞中Cu原子位于面心,Ag原子位于顶点,氢原子可进入到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Ag原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(晶胞结构如图2)相似,该晶体储氢后的化学式为___。
(3)MgH2是金属氢化物储氢材料,其晶胞如图3所示,已知该晶体的密度为ag·cm-3,则晶胞的体积为___cm3(用含a、NA的代数式表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)。
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【题目】实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛,其实验步骤为:①将三颈烧瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴(Br2),保温反应一段时间,冷却。②将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液,有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。③经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后过滤。④减压蒸馏有机相,收集相应馏分。(注:MgSO4固体是有机化工生产中常用的一种干燥剂。)
下列说法错误的是
A.步骤①中使用1,2-二氯乙烷的目的是作催化剂,加快反应速率
B.可在该实验装置的冷凝管后加接一支装有无水MgSO4的干燥管,提高实验效果
C.步骤②中有机相用10%NaHCO3溶液洗涤可除去HCl及大部分未反应的Br2
D.步骤④中使用减压蒸馏有机相是因为间溴苯甲醛高温下容易挥发逸出
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