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题型:填空题
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填空题

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究

(1)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。

已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol

3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量      kJ , 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键     (填“强”或“弱”),因此氢气与二者反应的条件不同。

(2)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ,工业合成氨则是人工固氮。

分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是       

 

A.常温下,大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮非常容易进行

B.人类大规模模拟大气固氮是无意义的

C.工业固氮温度越低,氮气与氢气反应越完全

D.K越大说明合成氨反应的速率越大

(3)在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应:3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。

判断乙容器中反应进行的方向       。(填“正向”或“逆向”)

达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为       

(4)氨气是合成硝酸的原料,写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       

正确答案

(9分)

(1)946 kJ/mol (2分)  强(1分)

(2)BC(2分,少选得1分,多选错选不得分)

(3)①逆向(1分)  ② 丙>甲=乙(1分)

(4)4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g) ΔH=" -904.4kJ/mol" (2分) (化学反应书写正确得1分,ΔH正确得1分)

试题分析:

(1)断裂3 molH-H键需要能量436×3kJ与断裂1 mol N≡N键需要能量和减去形成2molNH3放出能量的差值为-92.4 kJ/mol ,可知断裂1 mol N≡N键需要能量946 kJ/mol;根据键能的大小可知氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键强。

(2)A.常温下,根据平衡常数大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮虽然平衡常数大,不代表反应容易进行,错误;B.大气固氮反应程度很小,所以人类大规模模拟大气固氮是无意义的,正确;C.工业固氮温度越低,K越大,氮气与氢气反应越完全,正确;D.K越大说明合成氨反应程度很大,而不表示速率越大,错误。

(3)①根据转化率可知甲在建立平衡时各物质量分别为1.8,0.6,0.8,对比乙数据知乙中方向为逆向;② 甲乙为等效平衡,NH3的体积分数相同,丙的物料相当于甲乙的两倍,压强增大平衡正移,NH3的体积分数最大大,得:丙>甲=乙(1分)

(4)根据反应为:

①2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol

②3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

③N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol,

由①×3-②×2+③×2得4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g)  ΔH=" -904.4kJ/mol"

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填空题

(1)在298K时,1mol C2H6 在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水,放出热量1558.3kJ。写出该反应的热化学方程式                                        

(2)利用该反应设计一个燃料电池:用KOH溶液作电解质溶液,多孔石墨作电极,在电极上分别通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为       极(填“正”或“负”),该电极上发生的电极反应式为                                              

(3)在右图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为                                      。如果起始时盛有1L pH=5的CuSO4溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是                                                                                 。若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入         (填物质名称),其质量约为           

(4)将普通碳钢钉放入“84消毒液”(NaClO溶液)中浸泡一段时间。预期的实验现象是                                              

(5)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理,某同学设计了如图所示实验装置,写出碳(C)极上发生的电极反应式                                      

正确答案

(1)2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l) △H=−3116.6 kJ·mol-1(2分)

(2)负    C2H6+18OH-−14e=2CO32+12H2

(3)4OH−4e=2H2O+O2↑(2H2O−4e=O2↑+4H+

石墨电极表面有气泡产生,铁电极上附着一层红色物质,溶液颜色变浅氧化铜(或碳酸铜)  4g(或6.2g)

(4)钢钉表面有红褐色物质生成

(5)ClO+H2O+2e=Cl+2OH

试题分析:(1)依据热化学方程式的书写原则结合定量关系写出反应为生成物、各物质的聚集状态、对应反应的焓变得到热化学方程式为:2 C2H6(g)+7 O2(g)→4 CO2(g)+6 H2O(l)△H=-3116.6 kJ/mol;

故答案为:2 C2H6(g)+7 O2(g)→4 CO2(g)+6 H2O(l)△H="-3116.6" kJ/mol;

(2)利用反应①2 C2H6(g)+7 O2(g)→4 CO2(g)+6 H2O(l)△H="-3116.6" kJ/mol;设计原电池,根据化合价变化分析判断,乙烷失电子发生氧化反应,所以通入乙烷气体的电极应为负极,正极电极反应为:②O2+2H2O+4e-=4OH-; ①-②×7  得到负极电极反应为:C2H6-14e-+18OH-═2CO32-+12H2O;(3)如图所示实验装置中,石墨棒上是电子流出一端,电解池中电子流出的是阳极,所以阳极电极反应为氢氧根离子放电,电极反应为:4OH--4 e-═O2↑+2H2O;惰性电极电解硫酸铜溶液生成铜、氧气、硫酸,恢复原溶液浓度需要加入析出的物质,即加入氧化铜可以恢复,故答案为:4OH--4 e-═O2↑+2H2O;CuO;将碳钢铁钉浸在次氯酸钠中,会发生电化学腐蚀。其中铁为负极,碳为正极。铁失电子,因为次氯酸根离子的强氧化性,次氯酸根离子得电子生成Cl。故(4)钢钉表面有红褐色物质生;(5)ClO+H2O+2e═Cl+2OH

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填空题

汽车尾气已成为重要的空气污染物。

(1)汽车内燃机工作时引起反应:N2(g)+O2(g)2NO(g),是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T ℃时,向5L密闭容器中充入8mol N2和9molO2,5min后达平衡时NO物质的量为6mol,计算该条件下的平衡常数(写出计算过程)。

(2)H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的:

①已知:N2(g)+ O2(g) = 2NO(g)     △H = +180.5kJ/mol

2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)    △H = -571.6kJ/mol

则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式为                          

②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。右图是反应:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线,据此判断该反应的△H      0 (填“>”、“<”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S1>S2 ,在图中画出NO的浓度在T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线,并注明条件。

正确答案

(10分)(1)             N2(g) + O2(g) 2NO(g)

起始浓度(mol·L-1)1.6    1.8       0         

转化浓度(mol·L-10.6   0.6      1.2    (2分)

平衡浓度(mol·L-11.0   1.2       1.2

平衡常数K=(1分)

==1.2 (1分)

【①计算结果正确但三段式不完整或不写平衡常数表达式均扣1分;②用物质的量计算平衡常数即便结果正确也只能得过程2分。】

(2)①2H2(g)+ 2NO(g)= N2(g)+2H2O(l)  △H = -752.1kJ/mol(2分)

【①不标或标错物质状态或△H计算错误不得分;②计量数和△H成比例增加或减少也得2分】

②< (2分);【填“小于”扣1分】

(2分)

【①曲线画错不得分:注意起始点、变化趋势、拐点;②曲线正确但不标条件扣1分。】

试题分析:(1)(1)          N2(g) + O2(g) 2NO(g)

起始浓度(mol·L-1)1.6    1.8       0         

转化浓度(mol·L-10.6   0.6      1.2    

平衡浓度(mol·L-11.0   1.2       1.2

平衡常数K===1.2;(2)根据盖斯定律,已知的前一个热化学方程式减去后一个热化学方程式,可以得到:2H2(g) + 2NO(g)=N2(g) + 2H2O(l)  △H = -752.1 kJ·mol-1;(3)读图,两条曲线先后达到平衡,说明T2>T1,即升高温度,平衡时c(NO)增大,由于升温平衡向吸热方向移动,c(NO)增大说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,所以正反应是放热反应,△H<0;画图要点:S1变为S2,即减小催化剂表面积,反应速率减小,单位时间内NO的变化浓度减小,则T1、S2的曲线位于T1、S1曲线的右边;催化剂不能使平衡移动,所以NO的平衡浓度与T1、S1曲线相同,只是达到平衡的时间比T1、S1曲线增大。

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汽车内燃机工作时产生的高温会引起N2和O2 发生反应生成NO气体,其方程式为: N2 (g) +O2(g) 2NO (g),该反应是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。

(1)右图表示在T1T2两种不同温度下,一定量的NO发生反应:2NO(g)N2(g)+O2(g)。反应过程中N2的体积分数随时间变化的图像。升高温度,则反应N2 (g)+O2(g) 2NO (g)的平衡常数K             (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)2000℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入10 mol N2与5 mol O2,达到平衡后NO的物质的量为2 mol,则2000℃时反应N2 (g)+O2(g) 2NO (g)的平衡常数K的数值为      。该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则达到平衡后N2的转化率为      

(3)研究发现,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H1=-574 kJ·mol-1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H2=―1160 kJ·mol-1

若1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为      kJ。

正确答案

(1)增大

(2)(或0.11)         (或14.3%)

(3)867

试题分析:(1)由图可以知道,2NO(g)N2(g)+O2(g)为放热反应,所以N2 (g)+O2(g) 2NO (g)为吸热反应,温度高,K增大;

(2)          N2 (g)+O2(g) 2NO (g)

起始浓度mol/L  5       2.5        0

转化浓度mol/L  0.5     0.5         1

平衡浓度mol/L  4.5     2           1

所以,K=1×1÷(4.5×2)=,设N2达到平衡的物质的量浓度为amol/L,根据平衡常数在同一温度下不变可以得到,=,解得a=,所以N2达到平衡的物质的量为mol,反应的的物质的量为mol,所以达到平衡后N2的转化率为

(3)将CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)与CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)相加,可以得到2CH4(g)+4NO2(g) =2CO2(g)+4H2O(g) +2N2(g),△H=-1734 kJ·mol-1,所以1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867KJ。

点评:该大题综合考查了化学平衡,热化学方程式,是高考的热门考点,该题的难度适中。

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填空题

铁元素是重要的金属元素,单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应。如铁与水反应:3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)   △H

(1)上述反应的平衡常数表达式K=_______。

(2) 已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)  △H1=-1118.4kJ/mol

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H2=-483.8kJ/mol

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)  △H3=-571.8kJ/mol

则△H=_______。

(3)在t0C时,该反应的平衡常数K=16,在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。

 

①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。

②下列说法正确的是_______ (填编号)

A.若容器压强恒定,则反应达到平衡状态

B.若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态

C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率

D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率

(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置,按下表充入起始物质,起始时与平衡后的各物质的量见表:

 

若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质,见表:

 

当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是

________(用A、B、C表示)。

(5)已知Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39,而FeCl3溶液总是显示较强的酸性,若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)=________mol • L-1 (结果保留3位有效数字)

正确答案

(每空2分,最后两空每空3分,共计14分)(1)K= (2)-150.8kJ/mol

(3)①33.3% ②BC (4)B>C>A (5)2.79×10-6

试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据该反应的化学方程式可知,平衡常数表达式K=

(2)根据盖斯定律可知,①-②×2即得到反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g),所以该反应的反应热△H=-1118.4kJ/mol+483.8kJ/mol×2=-150.8kJ/mol。

(3)①          3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)

起始浓度(mol/L)         0.5               0.5

转化浓度(mol/L)         x                 x

平衡浓度(mol/L)      0.5-x             0.5+x

则根据平衡常数K=可知=16

解得x=,所以水蒸气的转化率=×100%=33.3%

②A、反应前后体积不变,压强始终不变,所以若容器压强恒定,则反应不一定达到平衡状态,A不正确;B、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容器容积不变,氮气体的质量是变化的,所以若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态,B正确;C、乙容器相当于是在甲容器的基础上增加水蒸气的浓度,平衡向正反应方向移动,但水蒸气的转化率降低,即甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率,C正确;D、四氧化三铁是固体,所以增加Fe3O4不能提高H2O的转化率,D不正确,答案选BC。

(4)A相当于是在原平衡的基础上增大压强平衡不移动,但反应放热多。由于是绝热容器,温度升高,使平衡向逆反应方向移动,氢气含量降低;B也相当于是在原平衡的基础上增大压强平衡不移动,但反应吸热。由于是绝热容器,温度降低,使平衡向正反应方向移动,氢气含量增大;C相当于是等效平衡,氢气含量不变,所以各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是B>C>A。

(5)FeCl3溶液的pH为3,则溶液中c(OH)=1011mol/L,所以Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39可知,溶液中c(Fe3+)==2.79×10-6mol/L。

下一知识点 : 热化学方程式的书写及正误判断
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