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1.发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键.研究表明液氨是一种良好的储氢物质,其储氢容量可达17.6%(质量分数).液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池.氨气分解反应的热化学方程式如下:
2NH3(g)?N2 (g)+3H2(g)△H=92.4kJ•mol-1
请回答下列问题:
(1)氨气自发分解的反应条件是高温.
(2)已知:2H2(g)+O2 (g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
NH3(l)?NH3 (g)△H=23.4kJ•mol-1
则,反应   4NH3(l)+3O2 (g)═2N2(g)+6H2O(g) 的△H=-1172.4kJ•mol-1
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解.图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率.

①不同催化剂存在下,氨气分解反应的活化能最大的是Fe(填写催化剂的化学式).
②恒温(T1)恒容时,用Ni催化分解初始浓度为c0的氨气,并实时监测分解过程中氨气的浓度.计算后得氨气的转化率α(NH3)随时间t变化的关系曲线(见图2).请在图2中画出:在温度为T1,Ru催化分解初始浓度为c0的氨气过程中α(NH3) 随t变化的总趋势曲线(标注Ru-T1).
③如果将反应温度提高到T2,请在图2中再添加一条Ru催化分解初始浓度为c0的氨气过程中α(NH3)~t的总趋势曲线(标注Ru-T2
④假设Ru催化下温度为T1时氨气分解的平衡转化率为40%,则该温度下此分解反应的平衡常数K与c0的关系式是:K=0.12c02
(4)用Pt电极对液氨进行电解也可产生H2和N2.阴极的电极反应式是2NH3+2e-═H2+2NH2-;阳极的电极反应式是2NH3-6e-═N2+6H+.(已知:液氨中2NH3(l)?NH2-+NH4+

分析 (1)氨分解反应的焓变△H>0,熵变△S>0,由反应自发性的综合判据△H-T△S<0来回答;
(2)①2NH3(g)?N2 (g)+3H2(g)△H=92.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
③NH3(l)?NH3 (g)△H=23.4kJ•mol-1
③×4+①×2+②×3得:4NH3(l)+3O2 (g)═2N2(g)+6H2O(g)由盖斯定律计算焓变;
(3)①从图1可看出,Fe作催化剂时,氨分解的活化能最大;
②温度不变,则平衡常数不变,平衡状态也不变;
③温度升高,平衡正向移动,氨气的转化率α(NH3)增大,反应速率大;
④氨气的起始浓度为c0,平衡浓度为0.6c0,氨气的转化浓度为0.4c0,则N2的平衡浓度为0.2c0,H2的平衡浓度为0.6c0,据此计算K;
(4)Pt为惰性电极,对液氨进行电解时,阴极NH2-得电子生成H2,阳极NH4+失电子生成N2

解答 解:(1)氨分解反应的焓变△H>0,熵变△S>0,由反应自发性的综合判据△H-T△S<0,即T>$\frac{△H}{△S}$可知氨自发分解的条件应该是高温.故答案为:高温;
(2)①2NH3(g)?N2 (g)+3H2(g)△H=92.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
③NH3(l)?NH3 (g)△H=23.4kJ•mol-1
③×4+①×2+②×3得:4NH3(l)+3O2 (g)═2N2(g)+6H2O(g)
由盖斯定律可得:△H=23.4kJ•mol-1×4+92.4kJ•mol-1×2+(-483.6kJ•mol-1)×3=-1172.4kJ•mol-1.故答案为:-1172.4kJ•mol-1
(3)①从图1可看出,Fe作催化剂时,氢气的初始生成速率最小,根据碰撞理论的解释,催化剂的催化原理实质上是降低反应的活化能,活化能越低,则活化分子百分数越高,反应速率越大,所以上述金属比较,铁作催化剂时,氨分解的活化能最大.故答案为:Fe;
②温度不变,则平衡常数不变,平衡状态也不变,但金属钌(Ru)的催化效果比镍(Ni)显著,所以反应到达平衡所需时间短,答案见图曲线Ru-T1,故答案为:
③温度升高,平衡正向移动,氨气的转化率α(NH3)增大,反应速率大,反应到达平衡的时间缩短,答案见图曲线 Ru-T2.故答案为:
④氨气的起始浓度为c0,平衡浓度为0.6c0,氨气的转化浓度为0.4c0,则N2的平衡浓度为0.2c0,H2的平衡浓度为0.6c0,故K=$\frac{0.2{c}_{0}×(0.6{c}_{0})^{3}}{(0.6{c}_{0})^{2}}$=0.12c02
故答案为:0.12c02
(4)Pt为惰性电极,对液氨进行电解时,阴极NH2-得电子生成H2,阳极NH4+失电子生成N2,其电极反应分别为:2NH3+2e-═H2+2NH2-;2NH3-6e-═N2+6H+
故答案为:2NH3+2e-═H2+2NH2-;2NH3-6e-═N2+6H+

点评 本题考查反应的自发性判断、盖斯定律的应用、化学反应速率和化学平衡的影响因素、化学平衡常数的计算、电极反应式的书写等及图象分析能力与分析解决化学问题的能力.

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12.(1)某温度时,水的离子积Kw=1×10-13,则该温度>25℃(填“>”、“<”或“=”).
在此温度下,某溶液中由水电离出来的H+浓度为1×10-10 mol•L-1,则该溶液的pH可能为3或10;
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9.如图1有机物A为茉莉香型香料.

(1)A分子中官能团的名称是醛基、碳碳双键.
(2)C的分子结构可表示为(其中R和R′代表不同的烃基)(图2)
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(3)已知含有烃基R的有机物R-OH与浓溴水反应产生白色沉淀,则含有烃基R′的有机物R′-OH的类别属于醇.
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(5)在浓硫酸存在下,B与乙醇共热生成化合物C16H22O2的化学方程式是+CH3CH2OH$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$+H2O.
(6)写出符合下列条件的有机物R-CH=CHCH2COOH的同分异构体有5种(不考虑物质的稳定性).
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16.煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境.采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放.但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率.相关反应的热化学方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g)?CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H1=218.4kJ•mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)?CaS(s)+4CO2(g)△H2=-175.6kJ•mol-1(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ能自发进行的条件是较高温度下.
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(3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是图1中的C.

(4)通过监测体系中气体浓度的变化判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由有无二氧化硫可知反应I是否发生,如c(CO2)=c(SO2),则反应II未发生,如c(CO2)>c(SO2),则反应同时发生.
(5)图2为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线.则降低该反应体系中SO2生成量的措施有ABC.
A.向该反应体系中投入石灰石              B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度
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(6)①用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.己知:
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955kJ•mol-1
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3l kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-112.97kJ•mol-1
写出CH4(g)催化还原NO(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-1245.63 kJ/mol.
②依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是D.
A.C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H>0    B.NaOH(aq)+HCl(aq)═NaCl(aq)+H2O(l)△H<0
C.2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H>0   D.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H<0
若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O.

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6.已知有机物A、B之间存在图转化关系A(C7H1402)+H2O$?_{△}^{浓硫酸}$B+CH3COOH:(已配平),则符合条件的B的结构最多有(不考虑立体异构)(  )
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13.某有机化合物的结构如图,关于该化合物的下列说法正确的是(  )
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10.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是(  )
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11.质量为a g的铜丝,在空气中灼热一段时间后,趁热放入下列物质中,充分反应后铜丝质量仍为ag的是(  )
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