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17.(1)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温常压和光照条件下N2在催化剂表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g).若已知:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=a kJ/mol;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=b kJ/mol
则:2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)的△H=(2a-3b)kJ/mol (用含a、b的式子表示).
(2)在一定条件下,将1.00molN2(g)与3.00molH2(g)混合于一个10.0L密闭容器中,在不同温度下达到平衡时NH3(g)的平衡浓度如图1所示.其中温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%.
①该反应在T1温度下5.00min达到平衡,这段时间内N2的化学反应速率为0.008mol/(L.min),;
②当温度由T1变化到T2时,平衡常数关系K1>K2(填“>”,“<”或“=”);
③T1温度下该反应的化学平衡常数K1=9.9×10-7
(3)体积均为100mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图2所示,则Ka(HX)>Ka(CH3COOH)(填“>、<或=”).
(4)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中
c(CH3COO-)-c(Na+)=(10-6-10-8)mol•L-1(填精确值).
(5)在25℃下,向浓度均为0.1mol•L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成沉淀的离子方程式为Cu2++2NH3•H2O?Cu(OH)2↓+2NH4+.(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP[Cu(OH)2]=2.2×10-20

分析 (1)已知:①.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=a kJ/mol;
②.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=b kJ/mol
根据盖斯定律,①×2-②×3可得:2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g),焓变也进行相应的计算;
(2)在一定条件下,将1.00molN2(g)与3.00molH2(g)混合于一个10.0L密闭容器中,温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%,设转化的氮气为xmol,则:
            N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
起始量(mol):1      3         0
变化量(mol):x      3x        2x
平衡量(mol):1-x    3-3x      2x
则$\frac{2x}{4-2x}$=25%,解得x=0.4,
①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(N2);
②当温度由T1变化到T2,升高温度平衡时氨气的体积分数减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小;
③平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{2}({H}_{2})}$;
(3)由图可知,再加水稀释过程中,HX的PH增大的变化更大,说明HX的酸性比CH3COOH的酸性强;
(4)根据电荷守恒,可知溶液中c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+);
(5)由于Ksp[Mg(OH)2]>KsP[Cu(OH)2],则在25℃下,向浓度均为0.1mol•L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成的沉淀为Cu(OH)2

解答 解:(1)已知:①.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=a kJ/mol;
②.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=b kJ/mol
根据盖斯定律,①×2-②×3可得:2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g),则△H=(2a-3b)kJ/mol,
故答案为:(2a-3b);
(2)在一定条件下,将1.00molN2(g)与3.00molH2(g)混合于一个10.0L密闭容器中,温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%,设转化的氮气为xmol,则:
           N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
起始量(mol):1     3         0
变化量(mol):x    3x         2x
平衡量(mol):1-x  3-3x       2x
则$\frac{2x}{4-2x}$=25%,解得x=0.4,
①v(N2)=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/(L.min),故答案为:0.008mol/(L.min),;
②当温度由T1变化到T2,升高温度平衡时氨气的体积分数减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,故平衡常数关系K1>K2,故答案为:>;
③平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{(\frac{0.8}{10})^{2}}{(\frac{1-0.4}{10})×(\frac{3-1.2}{10})^{3}}$=18.3,故答案为:18.3;
(3)由图可知,再加水稀释过程中,HX的PH增大的变化更大,说明HX的酸性比CH3COOH的酸性强,则:Ka(HX)>Ka(CH3COOH),故答案为:>;
(4)根据电荷守恒,可知溶液中c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),故c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=(10-6-10-8)mol/L,故答案为:(10-6-10-8);
(5)由于Ksp[Mg(OH)2]>KsP[Cu(OH)2],则在25℃下,向浓度均为0.1mol•L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成的沉淀为Cu(OH)2,反应离子方程式为:Cu2++2NH3•H2O?Cu(OH)2↓+2NH4+,故答案为:Cu2++2NH3•H2O?Cu(OH)2↓+2NH4+

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡常数、反应热计算、弱电解电离、盐类水解、溶度积应用等,需要学生具备扎实的基础与分析解决问题的能力,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.下列分离、提纯、鉴别物质的方法正确的是(  )
A.用丁达尔效应鉴别Fe(OH)3胶体和淀粉溶液
B.用渗析的方法除去淀粉胶体含有少量NaCl
C.用溶解、过滤、洗涤固体的方法提纯含有少量BaSO4的Na2CO3
D.用加热、蒸发的方法可以除去粗盐中的CaCl2、MgCl2等杂质

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

8.有甲、乙两位同学根据所学化学知识,设计了由铜和硫酸为原料制取硫酸铜的两种方案:
①铜与浓硫酸加热直接反应,即Cu→CuS04
②将铜加到热的稀硫酸中并通入空气来制备硫酸铜,即由Cu→CuO→CuSO4,试回答:
(1)写出方案①的化学反应方程式Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
这两种方案,你认为哪一种方案比较合理?②合理.(答编号),理由是无污染性气体生成,原料消耗少.
(2)实验室采用方案①铜与浓硫酸加热直接反应制取硫酸铜时,会有气体产生,若将产生的气体通入盛有品红溶液的试管中,看到的现象是品红溶液褪色;
若将Cl2通入品红溶液中也能看到同样的现象,如果不从气体颜色上去判断,到底是SO2还是Cl2导致了上述现象的发生应怎样操作才能做出判断:对褪色的溶液加热,若恢复红色则是二氧化硫的漂白性,若加热不能恢复溶液颜色,证明为氯气导致的品红溶液褪色
该气体和氯气(Cl2)分别通入盛有石蕊试液的试管中,看到的现象是否相同不同.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.重庆有丰富的天然气资源.以天然气为原料合成氨的主要步骤如图1所示(图中某些转化步骤及生成物未列出),请填写下列空白:

(1)已知2mol甲烷与水蒸气在t℃、p kPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了akJ热量,该反应的热化学方程式是CH4(g)+H2O (g)═CO(g)+3H2(g)△H=+$\frac{a}{2}$ kJ/mol.
(2)如图1中X为N2,Y为H2(填化学式);常用K2CO3溶液吸收分离出的CO2,其离子方程式为CO3-+CO2+H2O=2HCO3-
(3)在合成氨工业中,常采取的措施之一是:将生成的氨从混合气体中及时分离出来.请运用化学平衡的观点说明采取该措施的理由:减小生成物浓度,促进平衡正向移动.
(4)联合制碱法中,合成氨产生的NH3与CO2通入饱和食盐水最终可制得纯碱,如图2所示
①应先向食盐水通足量NH3气体(写化学式,后同);副产品Z为NH4Cl,可用作氮肥;W为CO2
②若生产 Na2CO3 5.3吨,理论上至少可制得副产品Z5.35吨.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.实验室里用如图所示仪器和药品来制取纯净的无水氯化铜.图中A、B、C、D、E、F表示玻璃管接口,接口的弯曲和伸长等部分未画出.根据要求填写下列各小题空白.
序号





(1)如果所制气体从左向右流动时,上述各仪器装置的正确连接顺序是(填各装置的序号)3接5接4接2接1接6.
(2)装置②的作用是干燥氯气;
(3)装置④的作用是除去氯气中的氯化氢;
(4)装置⑥中发生反应的离子方程式是Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O.
(5)实验开始时,应首先检验装置的检验装置气密性,实验结束时,应先熄灭①处的酒精灯.
(6)在装置⑤的烧瓶中,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.氮、硫、碳的氧化物有多种,其中SO2和NOx都是大气污染物,对它们的研究有助于空气的净化.
(1)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1△H1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)           K2△H2<0 (Ⅱ)
4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$(用K1、K2表示).
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡.测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,NO的转化率α1=75%.其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2>α1(填“>”“<”或“=”).
(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题.某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化的情况如图1.

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NO的分解反应是放热反应,升温有利于反应逆向进行;在$\frac{n(NO)}{n(CO)}$=1的条件下,应控制的最佳温度在870℃左右.
②NO2尾气常用NaOH溶液吸收,生成NaNO3和 NaNO2.已知NO2-的水解常数K=2×10-11mol•L-1,常温下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的PH为5,则混合溶液中c(NO2-)和c(HNO2)的比值为50
(4)利用图2所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2.阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO42-生成.该反应的离子方程式为4S2O42-+6NO2+8OH-═8SO42-+3N2+4H2O
(5)消除汽车尾气,可以通过反应2NO(g)+2CO(g)?2CO2(g)+N2(g).当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率.如图3表示在其他条件不变时,NO的浓度c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线.
①该反应的△H<(填“>”或“<”)0.
②若催化剂的表面积S1>S2,在右图中画出c(NO) 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注).
(6)某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀.查阅资料得知常温下BaSO3的KSP为5.48×10-7,饱和亚硫酸中c(SO32-)=6.3×10-8 mol•L-1. 将0.1mol•L-1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中,不能 (填“能”或“不能”)生成BaSO3沉淀,原因是若溶液中c(Ba2+)=0.1 mol•L-1,c(SO32-)=6,3×10-8mol•L-1,其浓度积Q=c(Ba2+)×c(SO32-)<0.1×6.3×10-8=6.3×10-9<Ksp(BaSO3)=5.48×10-7 (请写出必要的推断过程).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.如图为制取乙酸乙酯的实验装置图,请回答下列问题:
(1)实验室制取乙酸乙酯的化学方程式为:CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O.
(2)欲提高乙酸的转化率,可采取的措施有乙醇过量、及时分离出乙酸乙酯等.
(3)若用图所示的装置来制取少量的乙酸乙酯,产率往往偏低,其原因可能是:原料来不及反应就被蒸出,温度过高,发生了副反应,冷凝效果不好,部分产物挥发了等.
(4)实验时可观察到锥形瓶中有气泡产生,用离子方程式表示产生气泡的原因:
2CH3COOH+CO32-→2CH3COO-+CO2↑+H2O.
(5)此反应以浓硫酸作为催化剂,可能会造成产生大量酸性废液,催化剂重复使用困难等问题.现代研究表明质子酸离子液体可作此反应的催化剂,实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合):
同一反应时间同一反应温度
反应温度/℃转化率(%)选择性(%)反应时间/h转化率(%)选择性(%)
4077.8100280.2100
6092.3100387.7100
8092.6100492.3100
12094.598.7693.0100
(说明:选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水)
根据表中数据,下列C(填编号),为该反应的最佳条件.
A.120℃,4h       B.80℃,2h       C.60℃,4h       D.40℃,3h.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.氮化铝(AlN)是一种新型无机材料,广泛应用于集成电路生产领域.某化学研究小组设计下图实验装置欲制取氮化铝,应用的化学反应为:Al2O3+3C+N2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO
试回答:
(1)实验中用饱和NaNO2与 NH4Cl溶液制取氮气的化学方程式为NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N2↑+2H2O.
(2)装置中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A的作用是C(填写序号).
a.防止NaNO2饱和溶液蒸发    b.保证实验装置不漏气    c.使NaNO2饱和溶液容易滴下
(3)按图连接好实验装置后的下一步操作是检查装置的气密性.
(4)有同学认为上述实验装置存在一些不足,请指出其中一个没有尾气处理装置.
(5)反应结束后,某同学用右图装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数(实验中导管体积忽略不计).已知:氮化铝和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氨气.
①广口瓶中的试剂X最好选用c(填写序号).
a.汽油        b.酒精       c.植物油     d.CCl4
②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),则实验测得NH3的体积将不变(填“偏大”、“偏小”、“不变”).
③若实验中称取氮化铝样品的质量为10.0g,测得氨气的体积3.36L(标准状况),则样品中AlN的质量分数为61.5%(保留3位有效数字).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3),现以电解法制备碘酸钾,实验装置如图所示.先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液,发生反应:3I2+6KOH═5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区,另将氢氧化钾溶液加入阴极区,开始电解.下列说法中正确的是(  )
A.电解过程中OH-从a极区通过离子交换膜c进入b极区
B.随着电解进行,KOH溶液浓度会逐渐减小
C.当阳极有0.1mol I-放电时,阴极生成6.72LH2
D.a电极反应式:I--6e-+6OH-═IO3-+3H2O,a极区的KI最终转变为KIO3

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