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4.氮及其化合物在工业生产和国防建设中有广泛应用.回答下列问题:
(1)氮气性质稳定,可用作保护气.请用电子式表示氮气的形成过程:
(2)联氨(N2H4)是一种还原剂.已知:H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol.试结合下表数据,写出N2H4 (g)燃烧热的热化学方程式:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-631.7kJ/mol.
化学键N-HN-NN═NN≡NO═OO-H
键能(kJ/mol)390.8193418946497.3462.8
(3)KCN可用于溶解难溶金属卤化物.将AgI溶于KCN溶液中,形成稳定的Ag(CN)2-,该转化的离子方程式为:AgI(s)+2CN-(aq)?Ag(CN)2-(aq)+I-(aq).若已知Ksp(AgI)=1.5×10-16,K[Ag(CN)2-]=1.0×1021,则上述转化方程式的平衡常数K=1.5×10-37.(提示:K越大,表示该化合物越稳定)
(4)氨的催化氧化用于工业生产硝酸.该反应可设计成新型电池,试写出碱性环境下,该电池的负极电极反应式:NH3-5e-+5OH-=NO+4H2O.
(5)将某浓度的NO2气体充入一恒容绝热容器中,发生反应2NO2?N2O4其相关图象如图.
①0~3s时v(NO2)增大的原因是容器为绝热体系,该反应正向进行放热,体系温度升高,v(NO2)增大.
②5s时NO2转化率为75%.

分析 (1)两个氮原子形成一个氮气分子;
(2)根据肼燃烧的方程式N2H4 (g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g),结合化学反应的实质是旧键的断裂、新键的形成来分析反应吸收和放出的热量,而△H=吸收的热量-放出的热量,然后根据H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol来分析;
(3)KCN可用于溶解难溶金属卤化物.将AgI溶于KCN溶液中,形成稳定的Ag(CN)2-和I-,据此写出离子方程式;而此反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c(Ag(CN{)_{2}}^{-})×c({I}^{-})}{c(CN{-)}^{2}}$,然后根据Ksp(AgI)=1.5×10-16,K[Ag(CN)2-]=1.0×1021来分析.
(4)氨的催化氧化用于工业生产硝酸.在此反应中,氨气被氧化为NO在负极放电,结合环境为碱性分析;
(5)①反应是放热反应,在绝热恒容容器中,反应进行热量升高,反应速率增大;
②分析图象5s二氧化氮变化浓度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L,结合转化率概念计算=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%.

解答 解:(1)两个氮原子形成一个氮气分子,故用电子式表示氮气的形成过程为
故答案为:
(2)肼的燃烧反应为:N2H4 (g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)
            吸收能量:(4×390.8+193)KJ  497.3KJ  吸收热量:946KJ     462.8×4KJ
故△H=(4×390.8+193)KJ/mol+497.3KJ/mol-946KJ/mol-462.8×4KJ/mol=-543.7KJ/mol,故可知热化学方程式为:
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543.7KJ/mol   ①
而H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol  ②
将①-②×2可知:N2H4 (g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-631.7kJ/mol 
故答案为:N2H4 (g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-631.7kJ/mol;
(3)KCN可用于溶解难溶金属卤化物.将AgI溶于KCN溶液中,形成稳定的Ag(CN)2-和I-,据此写出离子方程式为:AgI(s)+2CN-(aq)?Ag(CN)2-(aq)+I-(aq);
而此反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c(Ag(CN{)_{2}}^{-})×c({I}^{-})}{c(CN{-)}^{2}}$,
而Ksp(AgI)=1.5×10-16=c(Ag+)•c(I-) ①
K[Ag(CN)2-]=1.0×1021=$\frac{c(Ag(CN{)_{2}}^{-})×c({I}^{-})}{c(CN{-)}^{2}}$ ②
将$\frac{①}{②}$可得此反应的平衡常数,故K=$\frac{c(Ag(CN{)_{2}}^{-})×c({I}^{-})}{c(CN{-)}^{2}}$=$\frac{{K}_{sp}(AgI)}{{K}_{稳}[Ag(CN{)_{2}}^{-}}$=$\frac{1.5×1{0}^{-16}}{1.0×1{0}^{21}}$=1.5×10-37
故答案为:AgI(s)+2CN-(aq)?Ag(CN)2-(aq)+I-(aq);1.5×10-37
(4)氨的催化氧化用于工业生产硝酸.在此反应中,氨气被氧化为NO在负极放电,结合环境为碱性可知电极反应为:NH3-5e-+5OH-=NO+4H2O,
故答案为:NH3-5e-+5OH-=NO+4H2O;
(5)①反应是放热反应,在绝热恒容容器中,反应进行热量升高,反应速率增大,随反应进行二氧化氮浓度减小,反应为达到平衡,0-3s时v(NO2)增大是由于体系温度升高,
故答案为:容器为绝热体系,该反应正向进行放热,体系温度升高,v(NO2)增大;
②分析图象5s二氧化氮变化浓度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L,结合转化率概念计算=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%,故答案为:75%.

点评 本题考查了图象分析判断,反应速率、转化率概念计算分析,平衡常数的计算,掌握基础是解题关键,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:实验题

1.实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、MgSO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3?3H2O.实验过程如图1

(1)酸溶需加热的目的是加快酸溶速率;过滤时用到的玻璃仪器有漏斗 玻璃棒 烧杯
(2)加入H2O2氧化时发生发应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
(3)用如图2所示的实验装置进行萃取和分液,以除去溶液中的Fe3+
①实验装置图2中仪器A的名称为分液漏斗.
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作:向装有溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂,充分振荡、静置、分液,并重复多次.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.向AgCl沉淀中加入过量的KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀.下列叙述错误的是(  )
A.加入过量的KI溶液充分反应后,Kw(AgCl)减小
B.加入过量的KI溶液充分反应后,溶液中Ag+和I-的浓度之积等于Ksp(AgI)
C.加入过量的KI溶液充分反应后,溶液中Ag+和Cl-的浓度之积等于Ksp(AgCl)
D.Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.光气 (COCl2)是一种重要的化工原料,用于农药、医药、聚酯类材料的生产,工业上通过Cl2(g)+CO(g)?COCl2(g)制备.图1为此反应的反应速率随温度变化的曲线,如图2为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线.下列说法不正确的是(  )
A.0~6 min内,反应的平均速率v(Cl2)=0.15 mol•L-1•min -1
B.若保持温度不变,在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol,则平衡向正反应方向移动
C.随温度升高,该反应平衡常数减小;比较第8 min反应温度T(8)与第15 min反应温度T(15)的高低:T(8)>T(15)
D.若将初始投料浓度变为c(Cl2)=0.7 mol/L、c(CO)=0.5 mol/L、c(COCl2)=0.5 mol/L,保持反应温度不变,则最终达到化学平衡时,Cl2的体积分数与上述第6 min时Cl2的体积分数相同

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

19.羰基硫(O═C═S)广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中,能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染.羰基硫的氢解和水解反应是两种常用的脱硫方法,其反应式分别为:
①氢解反应:COS(g)+H2(g)═H2S(g)+CO(g)△H1=+7kJ/mol
②水解反应:COS(g)+H2O(g)═H2S(g)+CO2(g)△H2
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键C═O(CO2C═O(COS)C═SH-SH-O
E(kJ/mol)803742577339465
回答下列问题:
(1)在以上脱硫除羰基硫(O═C═S)的反应中,若某反应有4mol电子发生转移,则该反应吸收热量为14kJ,△H2═-35kJ/mol,
(2)CO和H2O(g)能反应生成CO2和H2,写出此反应的热化学方程式:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H═-42kJ/mol.
(3)羰基硫的氢解或水解反应可否设计成原电池否(填“是”或“否”)理由是氢解反应是吸热反应,水解反应是非氧化还原反应.
(4)研究表明,用金属储氢材料(MH)、白金(Pt)、硫酸溶液组成的原电池可以使羰基硫脱硫处理.
①原电池的负极材料是MH(填化学式)
②写出原电池的正极反应式COS+2e-+2H+═CO↑+H2S
③原电池工作时,电流的流动方向是Pt→导线→MH,当电路中有2mol电子流过时能够处理羰基硫(COS)22.4L(标准状况下).

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

9.(1)在其他条件不变的情况下,起始氢气的物质的量[用n(H2)表示]对N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)反应的影响可表示成如图1所示的规律(图中t表示温度,n表示物质的量).
①比较在a、b、c三点处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是C.
②若容器容积为1L,n=3mol,反应达到平衡时H2的转化率为60%,则在起始时体系中加入N2的物质的量为1mol,此条件下(t2)反应的平衡常数K=2.08(mol/L)-2.图象中t2和t1的关系是t2低于 t1(填“高于”“低于”“等于”或“无法确定”).

(2)氨气和氧气与145℃时开始反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图2所示)
4NH3+5O2?4NO+6H2O
4NH3+3O2?2N2+6H2O
温度较低时以生成N2为主,温度高于900℃时,NO产率下降的原因是氨气氧化生成NO的反应是放热反应,升高温度转化率下降;N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+(b-a)/2 kJ•mol-1

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)(注:要求每步均要写出计算过程)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=6.5mol,nt(NH3)=3mol,计算a的值.
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为358.4L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%.计算平衡时NH3的物质的量.
(3)平衡混合气体中,n(N2):n(H2):n(NH3)等于多少?

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

13.制备5Ca(NO32•NH4NO3•10H2O的实验中,过滤出产品后,常温下另取母液(pH<1),向其中加入指定物质,反应后溶液中可大量存在的一组离子是(  )
A.加入过量Na2CO3溶液:Na+、Ca2+、NH4+、NO3-、H+
B.加入适量NaHCO3溶液:Na+、Ca2+、NH4+、NO3-、HCO3-
C.加入适量NaOH溶液:Na+、Ca2+、NH4+、NO3-、OH-
D.加入过量FeSO4和稀硫酸:Fe2+、Fe3+、NH4+、Ca2+、NO3-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.金属镍有广泛的用途.粗镍中含有少量Fe、Zn、Ag、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,(氧化性Fe2+<Ni2+<Ag+)下列叙述正确的是(  )
A.阴极发生氧化反应,其电极反应式:Ni2++2e-═Ni
B.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Ni2+和Zn2+
C.电解后溶液中Ni2+数目减少
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Pt和Fe

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