【题目】氨可用于制取氨水、氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等,因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业.
(1)以甲烷为原料可制得合成氨用的氢气,有关反应的能量变化如下图所示:
写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式:_______________。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -94.4kJ·mol-1,在某容积为2L的恒容容器中发生合成氨反应,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:
①前20min内v(NH3)=________mol/(L·min),放出的热量为________。
②45min时采取的措施是________;时段III条件下反应的平衡常数为________(保留3位有效数字)。
(3)一定温度下,将不同量的CO2、NH3分别通入某恒容密闭容器中进行下列反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(g);△H<0,得到如下数据:
实验组 | 起始量/mol | 平衡时的转化率 | 平衡时气体平均相对分子质量 | ||
NH3(g) | CO2(g) | NH3(g) | CO2(g) | ||
1 | 2 | 1 | a1 | a2 | M1 |
2 | 4 | 2 | a3 | a4 | M2 |
3 | n1 | n2 | a5 | a6 | M3 |
①a1________a4(填“<”、“=”或“>”);M1________ M2(填“<”、“=”或“>”)。
②若a5>a6,则n1,n2必须满足的关系是________。
(4)室温时将氨通入500mL 0.1mol·L-1盐酸中至pH=6,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________________________________。
(5)氨、空气、KOH溶液可构成燃料电池,反应原理为4NH3+3O2=2N2+6H2O,反应一段时间后,电解质溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g);△H= +161.1kJ·mol-1 0.05 94.4 kJ 降温 2.37 < > n1<2n2 c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) 减小
【解析】
(1)由图示得到题给图像已知热化学方程式,由盖斯定律计算可得;
(2)①由图给数据和反应速率公式计算;由生成氨气的物质的量和热化学方程式计算;
②该反应是一个气体体积减小的放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动;依据图给数据和平衡常数公式计算;
(3)当投料比等于化学计量数之比时,反应物转化率相等,由此分析;
(4)溶液呈酸性,溶液中c(H+)>c(OH-),由溶液中存在的电荷守恒关系c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+ c(Cl-)可知,溶液中c(Cl-)>c(NH4+);
(5)由于电解质溶液为碱性,放电时生成水,相当于稀释了KOH溶液。
(1)由图可知,①②③的反应物能量都高于生成物能量,所以三个反应都是放热反应;已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);△H1= -846.3 kJ·mol-1,②CO(g)+O2(g)=CO2(g);△H2= -282 kJ·mol-1,③O2(g)+H2(g)=H2O(g);△H3= -241.8 kJ·mol-1,根据盖斯定律①-②-③×3可以得到的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g);ΔH=△H1-△H2-3△H3=(-846.3kJ·mol-1)-(-282kJ·mol-1)-3×(-241.8kJ·mol-1)= +161.1kJ·mol-1,故答案为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g);△H= +161.1kJ·mol-1;
(2)①由图可知,20min时生成c(NH3)=1mol/L,则v(NH3)==0.05mol/(L·min);反应生成n(NH3)=1mol/L×2L=2mol,则放出的热量为94.4kJ,故答案为0.05;94.4 kJ;
②由图可知,45min瞬间时,各物质浓度不变,45min后氨的浓度增大,氮气和氢气浓度减小,说明平衡向正反应方向移动,该反应是一个气体体积减小的放热反应,则所采取的措施只能是降温;时段Ⅲ条件下反应达到平衡时,氨气浓度为0.50mol/L,氢气浓度为0.75 mol/L,氮气浓度为0.25mol/L,则化学平衡常数K===2.37,故答案为降温;2.37;
(3)①当投料比等于化学计量数之比时,反应物转化率相等,实验组1和实验组2投料比等于化学计量数之比,则a1=a2,a3=a4,由实验组1和实验组2投料比可知,恒容条件下实验组2相当于实验组1的加压,该反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向化学计量数减小的方向移动,反应物转化率增大,a1<a4;反应前气体平均相对分子质量为(×17+×44)=26,若反应完全进行所得气体的相对分子质量为18,加压,平衡正向移动,则气体平均相对分子质量减小,M1>M2,故答案为<;>;
②当投料比等于化学计量数之比时,反应物转化率相等,若a5>a6,则n1,n2必须满足的关系是n1<2n2,故答案为n1<2n2;
(4)室温时将氨通入500mL 0.1mol·L-1盐酸中至pH=6,溶液呈酸性,溶液中c(H+)>c(OH-),由溶液中存在的电荷守恒关系c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+ c(Cl-)可知,溶液中c(Cl-) >c(NH4+),
则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Cl-)>c(NH4+)>cH+)>c(OH-),故答案为c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);
(5)由于电解质溶液为碱性,放电时生成水,相当于稀释了KOH溶液,故放电一段时间后溶液pH减小,故答案为减小。
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【题目】(1)如图所示,若C为浓硝酸,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe ,A电极材料为Cu,则B电极的电极反应式为___________,A电极的电极反应式为_______;反应进行一段时间后溶液C的pH将___ (填“升高”“降低”或“基本不变”)。
(2)我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型的海水标志灯,以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水数分钟,就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是____,负极反应为___________;正极反应为_____________________________。
(3)熔盐电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,完成有关电池反应式。负极反应式为2CO+2CO32--4e-=4CO2,正极反应式为___________,电池总反应式为_______。
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【题目】甲醇(CH3OH)是一种绿色能源。如图所示,某同学设计一个甲醇燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.
根据要求回答相关问题:
(1)写出负极的电极反应式____________,甲装置中碱性_____(填增强、减弱或不变)
(2)铁电极为______(填“阳极”或“阴极” ),石墨电极(C)的电极反应式为______。
(3)若将乙装置中两电极位置互换,其他装置不变,乙装置中发生的总反应式______ 。
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【题目】氯化铁水解的离子方程式为______________,其溶液中离子浓度大小顺序为_____________。现向氯化铁溶液中加入碳酸钙粉末,发现碳酸钙逐渐溶解,并产生无色气体,其反应的离子方程式为:__________________。同时有红褐色沉淀生成,其原因是____________________。
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【题目】已知X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素。其中只有Z是金属,W的质子数是Y的2倍,X、Y、W在周期表中的相对位置关系如下图。下列说法正确的是
A.五种元素中原子半径最大的是X,离子半径最大的是Q离子
B.五种元素中Q的最高价氧化物所对应的水化物的酸性最强
C.Y与Z形成的化合物一定是碱性氧化物
D.Z与Q形成的化合物水溶液一定显酸性
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【题目】已知常温下某二元酸发生如下电离:H2A=H++HA-;HA-H++A2-(Ka=1×10﹣2)。则下列说法中正确的是( )
A. NaHA溶液呈酸性,因为HA-的电离程度大于水解程度
B. 常温下pH=10的Na2A溶液中c(A2-)是c(HA-)的108倍
C. 常温下pH=2的H2A溶液中c(A2-)小于c(HA-)
D. 0.1mol/LH2A溶液中c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.1mol/L
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【题目】A、B、C、D、E为前四周期元素,且原子序数依次增大。气体AB遇空气变红棕色,C原子内层电子数是最外层电子数的5倍,D在同周期元素中电负性最大,E的硫酸盐溶液呈蓝色。回答下列问题:
(1)A原子有________种能量不同的电子;D原子的M能层电子的运动状态有________种。
(2)元素A的第一电离能________(填“大于”“小于”或“等于”)元素B的第一电离能;AB2-的立体构型是________;气体AB中含有的σ键和π键个数之比为________。
(3)元素C与D所形成的化合物的某种晶胞结构如图所示,则晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________.
(4)E基态原子的核外电子排布式为________,将E单质的粉末加入A的简单气态氢化物的浓溶液中,并不断鼓入空气充分反应,得到深蓝色的溶液,该反应的离子方程式是________。
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【题目】(1)硫酸铁净水原因(离子方程式):_____,SnCl2水解成碱式氯化亚锡(化学方程式)_____,要除去CuCl2溶液中FeCl3,可以向溶液中加入_______,将AlCl3溶液蒸干并灼烧所得固体的化学式为___。
(2)以石墨为电极,电解FeI2溶液,阳极电极反应式为________,利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸,反应原理为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,装置如图所示:
①电极2的电极反应式是_______;
②在标准状况下,当电极2室有11.2 L CO2反应。理论上电极1室液体质量___ (填“增加”或“减少”)___ g。
(3) 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_____极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为__________。
(4)已知AsO43—+2I-+2H+AsO33—+I2+H2O是可逆反应,设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)开始时:C2棒电极反应式______,当电流表___时,反应达到化学平衡状态。
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【题目】水是生命的源泉、工业的血液、城市的血脉。要保护好河流,因为河水是主要的饮用水源,污染物通过饮用水可直接毒害人体,也可通过食物链和灌溉农田间接危及健康。请回答下列问题:
(1)纯水在T ℃时,pH=6,该温度下0.1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c(OH-)=________ mol·L-1。
(2)25 ℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,得到pH为11的溶液,其主要水解反应的离子方程式为____________________,由水电离出的c(OH-)=________mol·L-1。
(3)体积均为100 mL、pH均为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所示,则HX的电离平衡常数________(填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数。
(4)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度的物理量。已知:
化学式 | 电离常数(25 ℃) |
HCN | K=4.9×10-10 |
CH3COOH | K=1.8×10-5 |
H2CO3 | K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
在25 ℃时,有等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,三溶液的pH由大到小的顺序为________(用化学式表示)。
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