【题目】工业合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),对其研究如下:
(1)已知H—H键能为436kJ·mol-1,N—H键能为391kJ·mol-1,N≡N键的键能是946kJ·mol-1,则上述反应的ΔH=_________________。
(2)上述反应的平衡常数K的表达式为____________,若反应方程式改写为NH3(g)N2(g)+H2(g),则平衡常数K1=____________________(用K表示)。
(3)在773K时,分别将2mol N2和6mol H2充入一个固定容积为1L的密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n(H2)/mol | 6.00 | 4.50 | 3.60 | 3.30 | 3.03 | 3.00 | 3.00 |
n(NH3)/mol | 0 | 1.00 | m | 1.80 | 1.98 | 2.00 | 2.00 |
①表格中m=_______________/span>,15~25min内,v(N2)=_______________。
②该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3浓度均为3mol·L-1,此时v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
③由表中的实验数据计算得到“浓度~时间”的关系可用图中的曲线表示,表示c(N2)~t的曲线是______________(填“甲”、“乙”或“丙”)。在此温度下,若起始充入4mol N2和12mol H2,反应刚达到平衡时,表示c(H2)的曲线上相应的点为_________________。
(4)Marnellos和Stoukides采用电解法合成氨,实现了常压合成和氮气的高转化率。该方法用SCY陶瓷将两极隔开,SCY陶瓷具有高质子导电性,其作用是传导H+,则阴极的电极反应为____________________。
【答案】-92kJ·mol-1 K=c2(NH3)/[c3(H2)c(N2)] K-1/2 1.6mol 0.01mol/(Lmin) > 乙 B N2+6e-+6H+=2NH3或N2+6e-+8H+=2NH4+
【解析】
(1)化学反应中,旧键断裂吸收能量,新键形成释放能量;
(2)K=c2(NH3)/[c3(H2)c(N2)],K1=c1.5(H2)c0.5(N2)/c(NH3)判断;
(3)①根据表中数据,10min时,氢气反应2.4mol,则生成1.6mol的氨气;
②根据表化学平衡常数与Qc的关系判断;
③根据氮气的初始c(N2)=2mol/L判断;根据等效平衡及反应速率的影响判断反应的点;
(4)电解池中,阴极得电子,化合价降低,则氮气得电子与氢离子反应生成氨气。
(1)化学反应中,旧键断裂吸收能量,新键形成释放能量,则ΔH=946+4363-3916=-92kJ/mol;
(2)上述反应的平衡常数的表达式为K=c2(NH3)/[c3(H2)c(N2)],K1=c1.5(H2)c0.5(N2)/c(NH3)=K-1/2;
(3)①根据表中数据,10min时,氢气反应2.4mol,则生成1.6mol的氨气;15~25min内,氢气反应0.3mol,则氮气反应0.1mol,v(N2)=0.1mol/1L/10min=0.01mol/(Lmin);
②根据表中数据,25min时达到平衡状态,各物质的物质的量浓度为1mol/L、3mol/L、2mol/L,K=4/9,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3浓度均为3mol/L时,Qc=1/9<K,平衡正向移动,v正>v逆;
③氮气的初始c(N2)=2mol/L,反应过程中浓度减小,则曲线乙符合;在此温度下,若起始充入4mol N2和12mol H2,相当于增大压强,体积减小,平衡正向移动,但氢气的浓度增大,速率加快,到达平衡时间减少,则B点符合;
(4)电解池中,阴极得电子,化合价降低,则氮气得电子与氢离子反应生成氨气,电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3或N2+6e-+8H+=2NH4+。
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【题目】现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质,它们之间有如图所示的转化关系,图中每条线两端的物质之间都可以发生反应,下列推断不合理的是( )
A.X可能为Al或Cl2
B.Y一定为NaOH(aq)
C.N一定是HCl(aq)
D.Q、Z中的一种必为Al2O3
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【题目】以废旧锌锰电池中的黑锰粉(MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等)为原料制备MnCl2,实现锰的再利用。其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在空气中充分加热黑锰粉的目的主要是除去__________和氧化锰元素,请写出含Mn元素的物质发生反应的化学方程式____________________________。
(2)溶液a的主要成分为NH4Cl,另外还含有少量ZnCl2等。根据右图所示的溶解度曲线,将溶液a经___________、_______________、过滤可得NH4Cl粗品。
(3)检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+:取少量溶液,加入____________(填试剂和现象),证明溶液中Fe3+沉淀完全。
(4)探究过程Ⅱ中MnO2溶解的适宜条件。
ⅰ.向MnO2中加入H2O2溶液,产生大量气泡;再加入稀H2SO4,固体未明显溶解。
ⅱ.向MnO2中加入稀H2SO4,固体未溶解;再加入H2O2溶液,产生大量气泡,固体完全溶解。
①用化学方程式表示ⅱ中MnO2溶解的原因:__________________。
②解释试剂加入顺序不同,MnO2作用不同的原因:_______________________。
上述实验说明,试剂加入顺序不同,物质体现的性质可能不同,产物也可能不同。
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【题目】将1 mol N2和 3 mol H2充入体积可变的恒温密闭容器中,在380 ℃下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),平衡时,体系中氨的体积分数(NH3)随压强变化的情况如下表:
压强/MPa | 10 | 20 | 30 | 40 |
(NH3) | 0.30 | 0.45 | 0.54 | 0.60 |
下列说法正确的是( )
A.10 MPa时,H2的转化率为75%
B.20 MPa时,NH3的物质的量浓度是10 MPa时的1.5倍
C.40 MPa时,若容器的体积为V L,则平衡常数K=
D.30 MPa时,若向容器中充入惰性气体,则平衡向正反应方向移动
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【题目】在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气进行此实验,所用仪器如图:
连接上述仪器的正确顺序是:____________。
气体发生装置中进行的反应化学方程式是 ______ ;当参与反应时,被氧化的HCl的质量为 ______ 。
在装置中:饱和食盐水的作用是 ______。
化学实验中检验是否有产生常用湿润的淀粉试纸如果有产生,可观察到的现象是 ______ ,写出反应方程式 ______ 。
写出尾气吸收装置中进行的反应的化学方程式 ______ 。
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【题目】纯碱是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥料、合成洗涤剂等工业中有着广泛的应用。工业上“候氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2及水等为原料制备纯碱,其反应原理为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl。生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式。A_____________,B_____________。
(2)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是__________(填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是: ______。
(3)该工艺流程中可回收再利用的物质是_______。
(4)产品纯碱中含有碳酸氢钠,如果取m1 kg纯碱加热分解后剩余固体质量为m2 kg,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:__________。
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【题目】下面是某品牌饮用矿物质水标签的部分内容。下列说法正确的是
A. 标签上给出的离子的物理量是物质的量浓度
B. 任何饮用水中氯离子(Cl-)的浓度均在10~27.3 mg/L之间
C. 该品牌饮用矿物质水中c(Mg2+)的最大值为2×10-4 mol/L
D. 一瓶该品牌饮用矿物质水中SO42-的物质的量不超过1×10-5 mol
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【题目】下列说法正确的有几个 ( )
①重水的化学式为T2O
②CO2的比例模型:
③H2O2的电子式:
④硅酸盐Ca2 Mg5 Si8 O22(OH)2可用氧化物形式表示为:2CaO﹒5MgO﹒8SiO2 ﹒H2O
⑤硅胶有吸水性,是常用的食品干燥剂
⑥医疗上常用乙醇体积分数为95%的酒精杀菌消
⑦聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀,可用作化工反应器的内壁涂层
⑧水中的钢闸门连接电源的负极属于牺牲阳极的阴极保护法
⑨食盐可作调味剂,也可作食品防腐剂
A.1B.2C.3D.4
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【题目】A(C6H6O)是一种重要的化工原料,广泛用于制造树脂、医药等。
Ⅰ.以A、B为原料合成扁桃酸衍生F的路线如下。
(1)A的名称是____;B的结构简式是____。
(2)C()中①~③羟基氢原子的活性由强到弱的顺序是____。
(3)D的结构简式是____。
(4)写出F与过量NaOH溶液反应的化学方程式:___________。
(5)若E分子中含有3个六元环,则E的结构简式是________。
Ⅱ.以A为原料合成重要的医药中间体K的路线如下。
(6)G→H的反应类型是__________。
(7)一定条件下,K与G反应生成、H和水,化学方程式是__________。
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