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5.在水体中部分含氮有机物循环如图1所示.
(1)图中属于氮的固定的是⑤(填序号).
(2)图中①②的转化是在亚硝化细菌和硝化细菌作用下进行的,已知:
2NH4+(aq)+3O2═2NO2-(aq)+4H+(aq)+2H2O(l)△H1=-556.8kj/mol
2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq);△H2=-145.2KJ•mol-1
则反应NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(1);
△H3=-351KJ•mol-1
(3)某科研机构研究通过化学反硝化的方法除脱水体中过量的NO3-,他们在图示的三颈烧瓶中(装置如图2)中,加入NO3-起始浓度为45mg•L-1的水样、自制的纳米铁粉,起始时pH=2.5,控制水浴温度为25℃、搅拌速率为500转/分,实验中每间隔一定时间从取样口检测水体中NO3-、NO2-及pH(NH4+、N2未检测)的相关数据(如图3).
①实验室可通过反应Fe(H2O)62++2BH4-=Fe↓+2H3BO3+7H2↑制备纳米铁粉,每生成1molFe转移电子总的物质的量为8mol.
②向三颈烧瓶中通入N2的目的是排除装置中的空气,防止铁粉被氧气氧化干扰测定结果.
③开始反应0~20min,pH快速升高到约6.2,原因之一是NO3-还原为NH4+及少量在20~250min时,加入缓冲溶液维持pH6.2左右,NO3-主要还原为NH4+,Fe转化为Fe(OH)2,该反应的离子方程式为4Fe+NO3-+5H2O+2H+=4Fe(OH)2+NH4+
(4)一种可以降低水体中NO3-含量的方法是:在废水中加入食盐后用特殊电极进行电解反硝化脱除,原理可用图4简要说明.
①电解时,阴极的电极反应式为NO3-+6H2O+8e-=NH3+9OH-
②溶液中逸出N2的离子方程式为2NH3+3ClO-=N2+3Cl-+3H2O.

分析 (1)将游离态的氮(即氮气)转化为化合态的氮(即氮的化合物)的过程,叫做氮的固定;
(2)①2NH4+(aq)+3O2═2NO2-(aq)+4H+(aq)+2H2O(l)△H1=-556.8kj/mol
②2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq);△H2=-145.2KJ•mol-1
依据盖斯定律计算(①+②)×$\frac{1}{2}$得到反应NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(1)热化学方程式;
(3)①反应Fe(H2O)62++2BH4-=Fe↓+2H3BO3+7H2↑,反应中铁元素化合价+2价降低为0价,B元素化合价为+3价,元素化合价不变,氢元素化合价-1价升高为0价,生成1molFe电子转移8mol;
②加入缓冲溶液维持pH6.2左右,NO3-主要还原为NH4+,Fe转化为Fe(OH)2,铁消耗氢离子发生腐蚀,酸性溶液中硝酸根离子氧化亚铁离子生成氢氧化亚铁,硝酸根离子被还原为铵根离子,结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式;
(4)①电解池中阴极上是NO3-被还原为NH3,失电子发生还原反应;
②氨气被次氯酸根离子氧化生成氮气,结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式.

解答 解:(1)分析转化关系可知,氮的固定是指单质变化为化合物的反应,所以图中属于氮的固定的是⑤,
故答案为:⑤;
(2)①2NH4+(aq)+3O2═2NO2-(aq)+4H+(aq)+2H2O(l)△H1=-556.8kj/mol
②2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq);△H2=-145.2KJ•mol-1
依据盖斯定律计算(①+②)×$\frac{1}{2}$得到反应NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(1)△H3=-351KJ/mol,
故答案为:-351;
(3)①反应Fe(H2O)62++2BH4-=Fe↓+2H3BO3+7H2↑,反应中铁元素化合价+2价降低为0价,B元素化合价为+3价,元素化合价不变,氢元素化合价-1价升高为0价,生成1molFe电子转移8mol,
故答案为:8mol;
②加入缓冲溶液维持pH6.2左右,NO3-主要还原为NH4+,Fe转化为Fe(OH)2,铁消耗氢离子发生腐蚀,酸性溶液中硝酸根离子氧化亚铁离子生成氢氧化亚铁,硝酸根离子被还原为铵根离子,结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式为:4Fe+NO3-+5H2O+2H+=4Fe(OH)2+NH4+
故答案为:4Fe+NO3-+5H2O+2H+=4Fe(OH)2+NH4+
(4)①电解池中阴极上是NO3-被还原为NH3,失电子发生还原反应,电极反应为NO3-+6H2O+8e-=NH3+9OH-
故答案为:NO3-+6H2O+8e-=NH3+9OH-
②氨气被次氯酸根离子氧化生成氮气,反应的离子方程式为:2NH3+3ClO-=N2+3Cl-+3H2O,
故答案为:2NH3+3ClO-=N2+3Cl-+3H2O.

点评 本题考查了含氮物质性质、氧化还原反应、电解池原理分析、热化学方程式书写,主要是题干信息的理解应用,掌握基础是解题关键,题目难度较大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.东汉《周易参同契》中记载:“胡粉投火中,色坏还为铅”,实验表明胡粉难溶于水,加强热产生能使澄清的石灰水变浑浊的湿气.则胡粉的主要成分为(  )
A.PbCO3B.2PbCO3•Pb(OH)2C.Pb(OH)2D.(CH3COO)2Pb

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用.
(1)海水中盐的开发利用:
①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩.所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池.
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等(写一点即可).
(2)电渗析法是近年发展起的一种较好的海水淡化技术,其原理如图1所示.其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列.请回答下面的问题:
①海水不能直接通入到阴极室中,理由是海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜.
②A口排出的是淡水(填“淡水”或“浓水”)

(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如图2:

①若吸收塔中的溶液含BrO3-,则吸收塔中反应的离子方程式为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑.
②通过①氯化已获得含Br2的溶液.为何还需经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液?富集溴,提高Br2的浓度.
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热.控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是温度过低难以将Br2蒸馏出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来.

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13.NH3是一种重要的化工原料,可用来制备肼、硝酸、硝酸铵和氯胺等.
(1)N2和H2以物质的量之比为1:3在不同温度和压强下发生反应:N2+3H2?2NH3,测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图1.
①下列途径可提高氨气产率的是bcd(填字母).
a.采用常温条件
b.采用适当的催化剂
c.将原料气加压
d.将氨液化,不断移去液氨
②如图1中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.478时,该反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1=(填“>”“<”或“=”)K2
(2)肼(N2H4)是一种火箭燃料.已知:
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g);△H=+67.7kJ•mol-1
N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g);△H=-534.0kJ•mol-1
NO2(g)═$\frac{1}{2}$N2O4(g);△H=-28.0kJ•mol-1
①反应2N2H4(g)+N2O4(g)═3N2(g)+4H2O(g)的△H=-1079.7kJ•mol-1
②氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼的离子方程式为2NH3+ClO-═Cl-+N2H4+H2O.
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图2.
①阴极的电极反应式为NO+5e-+6H+=NH4++H2O.
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为1:4.
(4)饮用水消毒时,氯胺(NH2Cl等)在酸性条件下具有良好的效果,其原因是氯胺与水反应存在平衡:NH2Cl+H2O?NH3+HClO,酸性条件下平衡右移使次氯酸浓度变大.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.化合物CBDA的结构简式如图所示,下列说法正确的是(  )
A.1个CBDA分子中含有2个手性碳原子
B.1 mol CBDA 最多可与2molBr2反应
C.1 mol CBDA最多可与3 mol NaHCO3反应
D.1 mol CBDA最多可与2mol H2发生加成反应

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.向20ml1mol/LAlCl3溶液中加入20ml或40ml某浓度氢氧化钠溶液产生相同质量的沉淀,则此氢氧化钠溶液物质的量浓度为(  )
A.1.2mol/LB.1.4mol/LC.1.7mol/LD.1.9mol/L

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5.某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”.
【实验原理】2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
【实验内容及记录】
实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢.该小组设计了如下的方案.
编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度/℃溶液颜色褪至无色所需时间/s
浓度
/mol•L-1
体积
/mL
浓度
/mol•L-1
体积
/mL
0.102.00.0104.025t1
0.202.00.0104.025t2
0.202.00.0104.050t3
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4转化为MnSO4,每消耗1mol H2C2O4转移2mol 电子,为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为:n(H2C2O4):n(KMnO4)≥2.5.
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是②和③(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是①和②.
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间t1为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=0.010或1.0×10-2 mol•L-1•min-1
(4)已知50℃时c(MnO4-)~反应时间t的变化曲线如图1.若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,画出25℃时c(MnO4-)~t的变化曲线示意图.

(5)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图,如图2所示.但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图3所示.该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究.
①该小组同学提出的假设是生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用).
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白.
编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度
/℃
再向试管中加入少量固体溶液颜色褪至无色所需时间/s
浓度
/mol•L-1
体积
/mL
浓度
/mol•L-1
体积
/mL
0.102.00.0104.025MnSO4t4
③若该小组同学提出的假设成立,应观察到的现象是与实验1比较,溶液褪色所需时间短或所用时间(t)小于40s.

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2.Fe3+和I-在水溶液中的反应如下:2I-+2Fe3+?2Fe2++I2(水溶液)
(1)在一定温度下,测得2min内生成I2的物质的量浓度为0.02mol/L,则用Fe3+表示该反应在这2min内平均反应速率为0.02mol•L-1•min-1
(2)假设c(I-)由0.1mol/L降到0.07mol/L需15s,那么c(I-)由0.07mol/L降到0.05mol/L,所需反应的时间为大于10s(填“大于”、“小于”或“等于”)
(3)上述反应的正反应速率和I-、Fe3+的物质的量浓度关系为:ν=k{c(I-)}m{c(Fe3+)}n(k为常数)
C(I-)/(mol•L-1C(Fe3+)/(mol•L-1ν/(mol•(L•s)-1
0.200.800.032k
0.600.400.144k
0.800.200.128k
通过上表所给的数据计算,得知:ν=k{c(I-)}m{c(Fe3+)}n中,m、n的值为C(选填A、B、C、D)
A.m=1,n=1        B.m=1,n=2        C.m=2,n=1         D.m=2,n=2
(4)I-物质的量浓度对反应速率的影响大于(填“大于”、“小于”或“等于”)Fe3+物质的量浓度对反应速率的影响.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.某有机化合物A经李比希法测得其中含碳为70.59%、含氢为 5.88%,其余含有氧.现用下列方法测定该有机化合物的相对分子质量和分子结构.
方法一:用质谱法分析得知A的质谱图如图1:

方法二:核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱有4个峰,其面积之比为1:2:2:3.如图2.
方法三:利用红外光谱仪测得A分子的红外光谱,如图3.

(1)分子中共有4种化学环境不同的氢原子.
(2)A的分子式为C8H8O2
(3)该物质属于哪一类有机物酯类.
(4)A的分子中只含一个甲基的依据是bc(填序号).
a.A的相对分子质量     b.A的分子式  c.A的核磁共振氢谱图   d.A分子的红外光谱图
(5)A的结构简式为

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