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题型:简答题
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简答题

利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产.请回答下列问题:

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

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1

若有17g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为______;

(2)某科研小组研究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)反应的影响,实验结果如图2所示:(图中T表示温度,n表示物质的量)

①图象中T1和T2的关系是:T1______T2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)

②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是______(填字母标号),

③在起始体系中加入N2的物质的量为______mol时,反应后氨的百分含量最大.若容器容积为1L,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2),反应的平衡常数K=______;

(3)N2O3是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注.

①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O3可发生下列反应:2N2O3⇌4NO2(g)+O2△H>0下表为反应在某温度下的部分实验数据则50s内NO2的平均生成速率为______

②现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备N2O3,装置如图1所示,其中Y为CO2.写出石墨I电极上发生反应的电极反应式______

正确答案

(1)17g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的焓变=(180.5kJ•mol-1×2+92.4kJ•mol-1×2-483.6×3)=226.3 kJ•mol-1,故答案为:226.3 kJ;   

(2)①反应为放热反应,温度升高化学平衡向着吸热方向进行,从T1到T2反应物氮气的量增加,故T1<T2,故答案为:<;

 ②b点代表平衡状态,c点又加入了氢气,故平衡向右移动,氮气的转化率增大,故答案为:c;

 ③当氮气和氢气的物质的量之比为1:3达平衡状态时,氨的百分含量最大,平衡点时产物的产率最大,据图示,当平衡时氢气的物质的量为n,故加入N2的物质的量为,当n=3mol反应达到平衡时,H2的转化率为60%,故起始氮气浓度为1mol/l,变化的氢气浓度为1.8mol/l,变化的氮气浓度为0.6mol/l,平衡时氮气、氢气、氨气的浓度分别是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l,据k===2.08 (mol•L-1-2,故答案为:; 2.08(mol•L-1-2

(3)①50s内N2O3的浓度变化量为1.48mol•L-1,故NO2的浓度变化量为2.96mol•L-1,据v===0.0592mol•L-1•s-1,故答案为:0.0592mol•L-1•s-1;  

②氢氧燃料电池中,氢气做负极,发生失电子成为氢离子的反应,在熔融盐Na2CO3的作用下,电极反应为:H2+CO32-═CO2+H2O+2e-,故答案为:H2+CO32-═CO2+H2O+2e-

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简答题

化合物A由两种常见元素组成,且A中两种元素的质量比为4:1.A有如图所示转化关系,其中B、F均为红色固体,C能使品红溶液褪色(有的反应可能在水溶液中进行,有的反应的生成物未全部给出).

(1)写出下列物质的化学式,A______,B______,H______.

(2)反应I中还原剂与氧化剂的物质的量之比为______,

反应Ⅱ的离子方程式为______.

反应Ⅲ的化学方程式为______.

(3)某人设想用如图所示装置用电化学原理生产E,N电极是______极;写出M电极的电极反应式:______.

(4)当图中的C与O2被活性炭吸附时,也能发生放热反应生成D,为研究此反应,将C和O2放入体积为1L的恒容密闭容器中,在

500℃时发生反应,反应物浓度时间的变化如下表所示:

①反应从起始至2min内的平均反应速率v(C)=______;500℃时,此反应化学平衡常数K的值为______.

②第6min时,向容器中再充入0.002molO2,同时将反应体系的温度改变为T,反应至10min时重新达到平衡,此时测得c(C)=

0.004mol/L,则温度T______(填“>”或“<”)500℃.

正确答案

(1)H和葡萄糖反应生成B为红色固体,则H为Cu(OH)2,B为Cu2O,在酸性条件下反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,则E为酸,F为Cu,由C→D→E等反应可知,C为SO2,D为SO3,E为H2SO4,则G为CuSO4,A应含有Cu和S两种元素,质量比为4:1,应为Cu2S,故答案为:Cu2S;Cu2O;Cu(OH)2

(2)反应Ⅰ为:2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,由方程式可以看出,还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:3,Cu2O在酸性条件下反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,Cu和浓硫酸在加热条件下反应生成CuSO4和SO2,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,

故答案为:2:3;Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O;Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;

(3)氧气具有氧化性,应为原电池的正极,发生还原反应,二氧化硫具有还原性,应为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

故答案为:正;SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

(4)①c(SO2)==0.018mol/(L•min),

            2SO2+O2

2SO3

起始:0.054mol/L 0.032mol/L

转化:0.048mol/L 0.024mol/L 0.048mol/L

平衡:0.006moL/L 0.008mol/L 0.048mol/L

k==8000,

故答案为:0.018mol/(L•min);8000;

②第6min时,向容器中再充入0.002molO2,反应至10min时重新达到平衡,此时测得c(SO2)=0.004mol/L,等效于

              2SO2+O2

2SO3

起始:0.054mol/L 0.034mol/L     0

转化:0.050mol/L 0.025mol/L    0.050mol/L

平衡:0.004moL/L 0.009mol/L    0.050mol/L

此时k==17361>8000,说明平衡向正反应方向移动,而该反应放热,则应是降低温度,故小于500℃,

故答案为:<.

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简答题

工业上用CO生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:

CO(g)+2H2(g)

  CH3OH(g).

(1)图1是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况.从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=______;

(2)图2表示该反应进行过程中能量的变化.曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化.该反应是______(选填“吸热”或“放热”)反应,写出反应的热化学方程式______;选择适宜的催化剂,______(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热;

(3)该反应平衡常数K的表达式为______,温度升高,平衡常数K______(填“增大”、“不变”或“减小”);

(4)恒容条件下,下列措施中能使 增大的有______.

a.升高温度;    b.充入He气    c.再充入1molCO和2molH2    d.使用催化剂.

正确答案

(1)由图可知,CO浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,△t=10min,则v(CO)==0.075mol/(L•min),

故答案为:0.075mol/(L•min);

(2)反应物的总能量为419kJ,生成物的总能量为510kJ,则该反应为放热反应,放出的热量为419kJ-510kJ=91kJ,热化学方程式为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91 kJ/mol,

该反应使用催化剂,只能改变反应的途径降低反应所需的活化能,而不能改变反应热,

故答案为:放热;CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91 kJ/mol;不能;

(3)由反应CO(g)+2H2(g)

  CH3OH(g),则K=,因该反应为放热反应,则升高温度,化学平衡逆向移动,K值减小,

故答案为:;减小;

(4)使 增大,化学平衡应正向移动,但升高温度时化学平衡逆向移动,恒容条件下充入He气化学平衡不移动,使用催化剂化学平衡不移动,在恒容条件下再充入1molCO和2molH2,压强增大,化学平衡正向移动,符合题意,故c正确,故答案为:c.

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简答题

把0.6mol X气体和0.6mol Y气体混合于2L密闭容器中,使它们发生如下反应:2X(g)+Y(g)=nM(g)+2W(g).2min 末,若测知以W 的浓度变化表示的反应速率为0.05mol•L-1•min-1,容器内气体的总物质的量与反应前容器内气体的总物质的量之比为5:4,计算:

(1)前2min内用Y的浓度变化表示的平均反应速率.

(2)2min末时X的浓度.

(3)化学反应方程式中n的值是多少?

正确答案

(1)速率之比等于化学计量数之比,V(Y)=v(W)=×0.05mol•L-1•min-1=0.025mol•L-1•min-1

故答案为:0.025mol•L-1•min-1

(2)速率之比等于化学计量数之比,V(X)=v(W)=0.05mol•L-1•min-1

2mim内X的浓度变化为△c(X)=V(X)•△t=0.05mol•L-1•min-1×2min=0.1mol•L-1

2min末时X的浓度c(X)=-0.1mol•L-1=0.2mol•L-1

故答案为:0.2mol•L-1

(3)压强之比等于物质的量之比,2min末时容器内气体的总物质的量为(0.6mol+0.6mol)×=1.5mol,

2min末时容器内X的物质的量为2L×0.2mol•L-1=0.4mol,

                 2X(g)+Y(g)=nM(g)+2W(g)     物质的量增加

                 2mol                               (2+n)-3=n-1

                (0.6-0.4)mol                        (1.5-1.2)mol

即:=,解得:n=4,

故答案为:n=4.

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简答题

某研究性学习小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,探究影响反应速率的因素.所用HNO3浓度为1.00mol•L-1、2.00mol•L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298K、308K,每次实验HNO3的用量为25.0mL、大理石用量为10.00g.

(1)请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:

(2)实验①中CO2质量随时间变化的关系见图:

依据反应方程式CaCO3+HNO3Ca(NO32+CO2↑+H2O,计算实验①在70-90s范围内HNO3的平均反应速率(忽略溶液体积变化,写出计算过程).

正确答案

(1)由实验目的可知,探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响,

则实验①②的温度、大理石规格相同,只有浓度不同,实验①③中只有温度不同,实验①④中只有大理石规格不同,故答案为:

(2)由图可知70至90S,CO2生成的质量为m(CO2)=0.95g-0.85g=0.1g,物质的量为n(CO2)=mol,

CaCO3+HNO3=Ca(NO32+CO2↑+H2O可知消耗HNO3的物质的量为n(HNO3)=mol×2=mol,

又溶液体积为25ml=0.025L,所以HNO3减少的浓度△c(HNO3)=mol•L-1

反应的时间t=90s-70s=20s

所以HNO3在70-90S范围内的平均反应速率为v(HNO3)==mol•L-1•S-1

答:实验①在70-90s范围内HNO3的平均反应速率为mol•L-1•S-1

下一知识点 : 反应速率的定量表示方法
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