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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.请回答下列问题:
(1)氮元素与氢元素可组成多种微粒,如NH3、NH4+、肼(N2H4)等.分析常见的H2O与H2O2、CH4与C2H6的分子结构,写出N2H4的电子式
 
.NH3与NaClO反应可得到N2H4,该反应的化学方程式为
 

(2)如图是工业生产硝酸铵的流程示意图.

①A、B、C、D四个容器中的反应,属于氧化还原反应的是
 
(填字母).
②某化肥厂用氨气制硝酸铵,已知氨气制NO的产率是96%,NO制硝酸的产率是92%,则制硝酸所用的氨气的质量占总氨气质量的
 
%(不考虑生产中的其它损耗 ).
(3)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法.曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3.进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h):
T/K303313323353
NH3生成量/(10-6 mol)4.85.96.02.0
相应的化学方程式:N2(g)+3H2O(l)?2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=+765.2kJ?mol-1
回答下列问题:
①该反应在较低温度下能否自发进行?
 

②从323K到353K,氨气的生成量减少的原因
 

(4)在25℃下,将a mol?L-1的氨水与0.01mol?L-1的盐酸等体积混合,反应时溶液中c(NH4+)=c(Cl-).用含a的代数式表示NH3?H2O的电离常数Kb=
 
考点:电子式,氧化还原反应,反应热和焓变,化学平衡的调控作用,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)N2H4为共价化合物,分子中存在4个氮氢键,氮原子最外层达到8电子稳定结构,据此写出其电子式;氨气与次氯酸钠反应生成N2H4和氯化钠,根据化合价升降相等配平反应的化学方程式;
(2)①根据ABCD的反应中是否有化合价变化判断是否属于氧化还原反应;
②根据NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%,利用氮原子守恒来计算硝酸的量,再由HNO3跟NH3反应生成NH4NO3来计算氨气的量,最后计算制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数;
(3)①当△G=△H-T?△S<0时,反应能自发进行;
②该正反应为吸热反应,升高温度,氨的含量应增大,但从323K到353K,氨气的生成量减少,只能是发生了其他反应;
(4)根据溶液的pH值计算溶液中c(OH-),根据氯离子浓度计算c(NH4+),利用物料守恒计算溶液中c(NH3?H2O),代入NH3?H2O的电离常数表达式计算.
解答: 解:(1)根据H2O与H2O2、CH4与C2H6的分子结构可知,N2H4的电子式中存在4个氮氢键,氮原子最外层达到8电子稳定结构,所以其电子式为:;氨气与次氯酸钠反应生成N2H4,次氯酸中氯元素有+1价变为-1价的氯离子,化合价降低了2价,氨气的氮元素化合价有-3价升高为-2价,升高了1价,所以氨气的计量数为2,次氯酸钠的计量数为1,根据观察法配平后的反应方程式为:2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O,
故答案为:;2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O;
(2)①反应A为氮气与氢气合成氨的反应,该反应中有化合价变化,属于氧化还原反应;
反应B为氨气的催化氧化,氨气中氮元素有-3价升高到一氧化氮中的+2价,该反应属于氧化还原反应;
反应C为NO与氧气反应生成二氧化氮,该反应属于氧化还原反应;
反应D为氨气与硝酸反应生成硝酸铵,该反应中没有化合价变化,不属于氧化还原反应;
所以属于氧化还原反应的为:ABC,
故答案为:ABC;
②由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%,根据氮原子守恒可知,NH3~NO~HNO3,则1mol氨气可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol,由HNO3+NH3═NH4NO3,则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8832mol,氨气的质量之比等于物质的量之比,
则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数为:
1mol
1mol+0.8832mol
×100%=53.1%,
故答案为:53.1;
(3)①因该反应的△H>,△S>0,根据△G=△H-T?△S<0反应可自发进行,故低温时△G>0,所以低温时不能自发进行;
故答案为:不能;
(2)根据N2(g)+3H2O(l)?2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=+765.2kJ?mol-1,此正反应为吸热反应,根据平衡移动原理,升高温度,平衡向吸热方向移动,氨的量应增加,从303K-323K,符合平衡移动规律,但从323K-353K,氨的量随温度的升高而降低,不符合平衡移动原理,只能是发生了其他反应,即在高温下,氨气易被氧气氧化生成一氧化氮和水,
故答案为:氨气在高温下被氧气氧化;
(4)溶液中存在电荷守恒,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
×0.01mol?L-1=0.005mol?L-1,故混合后溶液中c(NH3.H2O)=
1
2
×amol?L-1-0.005mol?L-1=(0.5a-0.005)mol/L,NH3?H2O的电离常数Kb=
10-7×0.005
0.5a-0.005
=
10-9
a-0.01

故答案为:
10-9
a-0.01
点评:本题考查了电子式的书写、氧化还原反应的判断、电离平衡常数的计算、化学方程式的书写等知识,题目难度稍大,试题题量较大,涉及的知识点较多,充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力.
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科目:高中化学 来源: 题型:

常温下,将乙酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液pH=7,则此溶液中(  )
A、c(CH3COO-)>c(Na+
B、c(CH3COO-)<c(Na+
C、c(CH3COO-)=c(Na+
D、无法确定c(CH3COO-)与c(Na+)的关系

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科目:高中化学 来源: 题型:

CO2通入下列各溶液中,不能产生沉淀的是(  )
A、CaCl2溶液
B、Na2SiO3溶液
C、Ca(OH)2溶液
D、Ba(OH)2溶液

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下列气体中,既可用浓硫酸干燥,又可以用碱石灰干燥的是(  )
A、NO2
B、SO2
C、NH3
D、O2

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下列物质结构的化学用语或模型正确的是(  )
A、乙醇的结构简式:CH3CH2OH
B、HF的电子式:
C、氯离子的结构示意图:
D、CH4分子的球棍模型:

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科目:高中化学 来源: 题型:

能源短缺是人类面临的重大问题,甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应II:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
(1)上述反应符合“原子经济”原则的是
 
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”).
(2)图中甲图表示用反应Ⅱ生产燃料甲醇反应过程中能量的变化情况;乙图表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化情况.

请回答下列问题.
①下列说法正确的是
 
(填字母序号).
a.在甲图中,曲线b表示使用了催化剂
b.起始充入的CO为2mol,从反应开始到达到平衡,v(H2)=0.075mol?L-1?min-1
c.增大CO的浓度,CO的转化率增大
d.容器中压强恒定时,说明反应已达平衡状态
e.保持温度和密闭容器的容积不变,再充入1mol CO和2mol H2,再次达到平衡时
n(CH3OH)
n(CO)
的值会变小
②该温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化学平衡常数为
 
.若保持其他条件不变,将反应体系升温,则该反应的化学平衡常数
 
(填“增大”“减小”或“不变”).
③请在丙图所示坐标图中画出平衡时甲醇的百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)的变化曲线,要求画出压强不同的两条曲线(在曲线上标出P1、P2且P1<P2).
(3)甲醇的一个重要作用是可以制燃料电池,常用KOH作电解质溶液,负极的电极反应式为:
 

(4)已知CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1.甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.据报道,常温、常压、光照条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成的主要产物为NH3,相应的热化学方程式为:
N2(g)+3H2O(l)?2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=+765.0kJ/mol.
目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-93.0kJ/mol.
回答下列问题:
(1)表示氢气燃烧热的热化学方程式为
 

(2)在恒温恒容密闭容器中进行N2和H2合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是
 

a.混合气体的压强不再发生变化
b.混合气体的密度不再发生变化
c.反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
d.单位时间内断开a个NN键的同时形成6a个N-H键
e.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
(3)在恒温恒容的密闭容器中,合成氨反应的各物质浓度变化曲线如图所示.请回答下列问题:

①前25min内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是
 

②在25min末反应刚好达到平衡,则该温度下反应的平衡常数K=
 
(计算结果可用分数表示).若升高温度,该反应的平衡常数值将
 
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)在一定温度下,将1mol N2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8mol.
①达平衡时,H2的转化率α1=
 

②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为α2,当α12=1时,则起始时n(NH3)=
 
mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:

水是一种重要的自然资源,是人类赖以生存不可缺少的物质.云南连续四年的干旱使得昆明的饮用水严重不足,除了节约用水外,人们试图将滇池水处理成饮用水.众所周知,水质优劣直接影响人体健康,生活饮用水水质的标准主要有:色度、浑浊度、pH、细菌总数、气味等.请回答下列问题:
(1)滇池水处理成饮用水的主要过程是:
 
 
 
 
等.
(2)滇池水在处理过程中加入的混凝剂可以是
 
 
.其净水原理用离子方程式可表示是
 
(只写一个作代表).
(3)区别硬水和软水的最佳方法是
 

(4)硬度为1°的水是指每升水含10mg CaO或与之相当的物质(如7.1mg MgO).若某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3mol?L-1,c(Mg2+)=6×10-4mol?L-1,则此水的硬度为
 

(5)ClO2是一种性能优良的消毒剂,可将废水中少量的S2-、NO2-和CN-等有毒有害的还原性酸根离子氧化除去.请写出用ClO2将废水中剧毒的CN-氧化成无毒气体的离子方程式
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

一根细如发丝的光缆可以同时传导上千部电话,是铜导线传导能力的约100倍左右.“光缆无铜,盗割有罪”.试问:光缆主要是以
 
为原料制成的,通话过程中线路中传导的是
 
信号(填“光”或“电”),传播方式是
 

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