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简答题

氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等,NO2和N2O4可以相互转化.

(1)对反应N2O4(g)⇌2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示.T1______T2(填“>”、“<”或“=”);A、C两点的速率vA______vC(同上).

(2)在100℃时,将0.400mol的NO2气体充入2L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:

①在上述条件下,从反应开始直至20s时,二氧化氮的平均反应速率为______.

②100℃时,反应2NO2(g)⇌N2O4(g)的平衡常数K的值为______.

③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是______mol/L.

④计算③中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为______.(结果保留小数点后一位)

正确答案

(1)N2O4(g)═2NO2(g)△H=+57kJ•mol-1,该反应为吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,NO2的体积分数增大,所以T1<T2;增大压强,化学平衡逆向移动,NO2的体积分数减小,所以P1<P2,压强越大反应速率越大,所以vA<vC

故答案为:<;<;

(2)①从反应开始直至20s时,四氧化二氮的平均反应速率v===0.00125mol/(L•s),二氧化氮的平均反应速率为四氧化二氮的平均反应速率的2倍,即为0.0025mol•(L•s)-1,故答案为:0.0025mol•L-1•s-1

②在60s时,反应已达平衡状态,所以n3=n4,当四氧化二氮的浓度为mol/L=0.04mol/L时,二氧化氮的浓度是:mol/L-0.04mol/L×2=0.12mol/L,反应的平衡常数K==2.78,

故答案为:2.78;

 ③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是c,则     

                       N2O4 ⇌2NO2

起始浓度(mol•L-1)      c      0

转化浓度(mol•L-1)   c-0.04    0.12

平衡浓度(mol•L-1)     0.04   0.12

所以=0.5,解得c=0.10,故答案为:0.10

④根据题意可知:

                       N2O4 ⇌2NO2

起始浓度(mol•L-1)    0.10     0

转化浓度(mol•L-1)     0.06   0.12

平衡浓度(mol•L-1)     0.04   0.12

根据公式平均分子量===57.5g/mol,

答:达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为57.5.

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选做题:图表示某些化工生产的流程(部分反应条件和产物略去):

(1)反应I需在500℃进行,其主要原因是______.

(2)H转化为N的过程中,需要不断补充空气,其原因是______.

(3)写出反应Ⅲ的化学方程式______.

(4)工业上,向析出K的母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却后可析出副产品.通入氨气的作用是______(填序号).

a.增大NH4+的浓度,使J更多地析出

b.使K更多地析出

c.使K转化为M,提高析出的J的纯度

(5)写出上述流程所涉及的化学工业的名称______.

正确答案

液态空气蒸馏主要得到O2和N2,焦炭和水蒸气在高温下反应生成CO和H2,二者得到的气体B、C在催化剂条件下能发生反应,则应为N2和H2的反应,生成的气体为NH3,所以,A为O2,B为N2,C为H2,D为CO,E为NH3,NH3和O2在催化剂条件下发生氧化还原反应生成NO,NO与反应生成NO2,进而与水反应生成,所以,G为NO,H为NO2,I为HNO3,L为NH4NO3,CO和O2反应生成CO2,CO2、NaCl和NH3反应生成NaHCO3,为侯氏制碱法的主要反应,NaHCO3加热分解生成Na2CO3,则F为CO2

J为NH4Cl,K为NaHCO3,M为Na2CO3

(1)反应I是工业合成氨气的反应,需在500~℃进行,其主要原因是此温度下催化剂活性最高;故答案为:此温度下催化剂活性最高;

(2)H转化为N的过程中是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮的反应,反应是化学平衡,需要不断补充空气使一氧化氮气体不断转化为二氧化氮,提高原料的利用率,故答案为:使一氧化氮气体不断转化为二氧化氮,提高原料的利用率;

(3)反应Ⅲ是候氏制碱法的反应原理,氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,反应的化学方程式为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;

故答案为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;

(4)工业上,向析出K的母液为氯化铵中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却后可析出副产品J氯化铵,通入氨气的作用是增大铵根离子浓度使氯化铵晶体析出,氨气溶于水后生成氨水,氨水电离成铵根,增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析;同时通入氨气使溶液碱性增强,使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠,可以提高氯化铵的纯度;故答案为:ac;

(5)上述流程所涉及的化学工业的名称为:工业合成氨、氨气的催化氧化、侯德榜制碱法;故答案为:工业合成氨、氨气的催化氧化、侯德榜制碱法;

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简答题

Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素,原子序数逐渐增大,Q与W组成的化合物是一种温室气体,W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物,Y和Z能形成原子个数比为1:1和1:2的两种离子化合物.

(1)W在元素周期表中的位置是______,Z2Y的电子式是______.

(2)工业合成XQ3是放热反应.下列措施中,既能加快反应速率,又能提高原料转化率的是______.

a.升高温度                   b.加入催化剂

c.将XQ3及时分离出去        d.增大反应体系的压强

(3)2.24L(标准状况)XQ3被200mL 1mol/L QXY3溶液吸收后,所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是______.

(4)WQ4Y与Y2的反应可将化学能转化为电能,其工作原理如图所示,a极的电极反应式是______.

(5)已知:W(s)+Y2 (g)=WY2(g)△H=-393.5kJ/mol      WY(g)+Y2 (g)=WY2(g)△H=-283.0kJ/mol

24g W与一定量的Y2反应,放出热量362.5kJ,所得产物的物质的量之比是______.

(6)X和Z组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是______.

正确答案

Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素,W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物,机动车排出的大气污染物常见的有CO和NO,W、X、Y原子序数依次增大,则W为C元素,X为N元素,Y为O元素;Q与W组成的化合物是具有温室效应的气体,为CH4气体,则Q为H元素;Y和Z能形成原子个数比为1:1和1:2的两种离子化合物,应为Na20和Na2O2两种化合物,则Z为Na元素.故Q为H元素,W为C元素,X为N元素,Y为O元素,Z为Na元素.

(1)W为C元素,有2个电子层,最外层电子数为4,位于周期表第二周期IVA族;Z2Y是Na2O,由钠离子与氧离子构成,电子式是

故答案为:第二周期IVA族;

(2)工业合成NH3是体积减小的放热反应.下列措施中,既能加快反应速率,又能提高原料转化率的是

a.升高温度,反应加快,平衡向吸热方向移动,即向逆反应移动,原料转化率降低,故a不符合;

b.加入催化剂,增大反应速率,平衡不移动,原料转化率不变,故b不符合;

c.将XQ3及时分离出去,反应速率减小,平衡向正反应移动,原料转化率增大,故c不符合;

d.增大反应体系的压强,反应速率加快,平衡向正反应移动,原料转化率增大,故d符合.

故选:d;

(3)2.24L(标准状况)NH3为0.1mol,200mL1mol/L HNO3溶液含有HNO30.2mol,氨气被硝酸溶液吸收,溶液相当于含有0.1molHNO3与0.1molNH4NO3混合,铵根离子水解不大,溶液呈酸性,所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是c(NO3-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-),

故答案为:c(NO3-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-);

(4)由图可知,电子从a极流出,a极为原电池负极,负极发生氧化反应,CH4O在负极上放电,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,

故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;

(5)已知:①C(s)+O2 (g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol;

②CO(g)+O2 (g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol;

由①-②得,C(s)+O2 (g)=CO(g)△H=-110kJ/mol;

24gC的物质的量为2mol,与一定量的O2反应,若只生成二氧化碳,放出热量为393.5kJ/mol×2mol=787kJ;若只生成一氧化碳,放出热量为110kJ/mol×2mol=220kJ,实际放出热量362.5kJ,故生成二氧化碳与一氧化碳,令生成二氧化碳xmol,一氧化碳ymol,所以x+y=2,393.5x+110y=362.5,解得x=0.5,y=1.5,所以n(CO2):n(CO)=1:3,

故答案为:n(CO2):n(CO)=1:3;

(6)X和Z组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该化合物为Na3N,该反应的化学方程式是Na3N+4H2O=3NaOH+NH3•H2O,

故答案为:Na3N+4H2O=3NaOH+NH3•H2O.

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简答题

X、Y、Z、W为含有相同电子数的分子或离子,均由原子序数小于10的元素组成,X有5个原子核。通常状况下,W为无色液体。

已知:X+YZ+W

(1)Y的电子式是_________________________。

(2)液态Z和W的电离相似,都可电离出电子数相同的两种离子,液态Z的电离方程式是_________________________________。

(3)用图示装置制备NO并验证其还原性。有下列主要操作:

a.向广口瓶内注入足量热NaOH溶液,将盛有铜片的小烧杯放入瓶中。

b.关闭止水夹,点燃红磷,伸入瓶中,塞好胶塞。

c.待红磷充分燃烧,一段时间后打开分液漏斗旋塞,向烧杯中滴入少量稀硝酸。

①步骤c后还缺少的一步主要操作是__________________________。

②红磷充分燃烧的产物与NaOH溶液反应的离子方程式是__________________。

③步骤c滴入稀硝酸后烧杯中的现象是________________________。反应的离子方程式是__________________。

(4)一定温度下,将1 mol N2O4置于密闭容器中,保持压强不变,升高温度至T1的过程中,气体由无色逐渐变为红棕色。温度由T1继续升高到T2的过程中,气体逐渐变为无色。若保持T2,增大压强,气体逐渐变为红棕色。气体的物质的量n随温度T变化的关系如图所示。

①温度在T1-T2之间,反应的化学方程式是_________________________。

②温度在T2-T3之间,气体的平均相对分子质量是(保留1位小数)______________。

正确答案

(1)

(2)2NH3(l)NH2-+NH4+ (3) ①打开止水夹,通入少量氧气;②P2O5+6OH-=2PO43-+3H2O;③Cu片逐渐溶解,有无色气泡产生,溶液由无色变为蓝色;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O

(4) ①2NO2N2O4;②30.7

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简答题

F是有机合成中的重要试剂,工业上可用以下流程合成

已知A、B、C为单质,D的水溶液呈碱性。A~F常温F均为气体,除A呈黄绿色外,其余均无色,工业上通过电解饱和食盐水得到A。

(1)常温下向D的水溶液中逐滴加入稀盐酸至pH =7,用一个等式表示所得溶液中所有离子浓度之间的关系:______________

(2)取0.3mol B和0.1 mol C放入容积为1L的密闭容器中,在一定条件下反应,达到平衡后得到0. 12 mol D,此时缩小容器容积为0.5 L,n(D)将____(填“增大”“减 小”或“不变”,下同),反应的平衡常数

_________。

(3)工业上电解饱和食盐水制取A时,A在________极生成。实验室制取A的化学反应方程式为:__________________。

(4)已知反应③中参加反应的A、E物质的量之比为1:2,则F的化学式为:__________。

正确答案

(1)c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)

(2)增大;不变

(3)阳;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+ Cl2↑+ 2H2O

(4)ClNO

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简答题

现有A、B、C、D、E五种短周期元素,已知他们的原子序数依次增大,元素A的原子只有一个电子层;又知元素A能分别与元素B、C、D形成电子总数相等的化合物分子X、Y、Z,Y有刺激性气味,Z常温下为液态,元素E的单质的水溶液有漂白性.

请回答下列问题:

(1)元素E的单质的饱和溶液与石灰石反应后所得溶液的漂白性增强的原因是______;

(2)在锅炉水中加入C2A4,可以把锅炉表面的氧化铁还原为结构紧密的四氧化三铁保护层,C2A4 被氧化,且反应中无污染物生成,写出反应的化学方程式(不必配平)______,1mol C2A4 参加反应转移电子的数目为______,氧化产物的化学式为______;

(3)化合物Y与元素C的最高正价氧化物的水化物按物质的量比为2:1完全反应后的水溶液呈______ 性(填“酸”“碱”或“中”),溶液中离子浓度由大到小的顺序为______;

(4)用X、D2和能传导O2-的固体电解质组成的原电池中,负极的电极反应式为______.

(5)A、B、D三种元素可以形成最简式为B2A4D且有香味的有机物,该有机物在酸性条件下可以水解,生成含碳原子数相同的两种常见有机物,这两种有机物均可用作食品调味剂.则这种有香味的有机物在一定条件下水解的化学方程式是______.

正确答案

现有A、B、C、D、E五种短周期元素,已知他们的原子序数依次增大,元素A的原子只有一个电子层,又知元素A能分别与元素B、C、D形成电子总数相等的化合物分子X、Y、Z,Y有刺激性气味,则A为氢元素;元素E的单质的水溶液有漂白性,则E为氯元素;Z为氢化物,Z常温下为液态,Z为水,所以D为氧元素;X、Y、Z电子总数相等,Y有刺激性气味,Z为水,分子含有10个电子,则Y为NH3,故C为氮元素,所以X为CH4,故B为碳元素.

故A为氢元素;B为碳元素,C为氮元素,D为氧元素;E为氯元素;X为CH4,Y为NH3,Z为水.

(1)元素E的单质为Cl2,在氯水中存在以下平衡Cl2+H2

 HCl+HClO,CaCO3与氯水中的HCl反应,使 c(H+)减小,平衡向右移动,HClO浓度增大,故漂白性增强,

故答案为:元素E的单质为Cl2,在氯水中存在以下平衡Cl2+H2

 HCl+HClO,CaCO3与氯水中的HCl反应,使 c(H+)减小,平衡向右移动,HClO浓度增大,故漂白性增强;

(2)C2A4为N2H4,在锅炉水中加入N2H4,可以把锅炉表面的氧化铁还原为结构紧密的四氧化三铁保护层,N2H4 被氧化,且反应中无污染物生成,N2H4被氧化为氮气,同时生成水,反应的化学方程式为6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+N2↑+2H2O,氧化产物是N2;氮元素化合价由-2价升高为0价,1mol N2H4 参加反应转移电子的数目为1mol×4×NAmol-1=4NA

故答案为:6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+N2↑+2H2O;4NA;N2

(3)Y为NH3,与元素C的最高正价氧化物的水化物为HNO3,二者按物质的量比为2:1完全反应,氨气有剩余,溶液为氨水与硝酸铵1:1混合溶液,一水合氨的电离程度大于铵根离子水解程度,溶液呈碱性,所以c (NH4+)>c (NO3-),c (OH-)>c (H+),一水合氨电离程度不大,所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为c (NH4+)>c (NO3-)>c (OH-)>c (H+),故答案为:碱;c (NH4+)>c (NO3-)>c (OH-)>c (H+);

(4)用CH4、O2和能传导O2-的固体电解质组成的原电池中,负极发生氧化反应,甲烷在负极放电,在O2-环境下生成二氧化碳与水,负极的电极反应式为 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O,

故答案为:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;

(5)A、B、D三种元素可以形成最简式为B2A4D且有香味的有机物,该有机物在酸性条件下可以水解,生成含碳原子数相同的两种常见有机物,这两种有机物均可用作食品调味剂.所以有香味的有机物B2A4D为CH3COOCH2CH3,CH3COOCH2CH3在一定条件下水解的化学方程式是CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH,

故答案为:CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH.

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简答题

A、B、C、D、E五种短周期元素,原子序数依次增大,A、E同主族,A元素的原子半径最小,B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y,A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物.回答下列问题:

(1)常温下,X、Y的水溶液的pH均为5.则两种水溶液中由水电离出的H+浓度之比是______.

(2)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物,受热易分解.写出少量该化合物溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应的离子方程式______.

(3)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物浓度为0.1mol/L时,pH最接近______.

A.5.6B.7.0   C.8.4D.13.0

(4)在一个装有可移动活塞的容器中进行如下反应:C2(g)+3A2(g)

2CA3(g)

△H=-92.4kJ•mol-1.反应达到平衡后,测得容器中含有C2 0.5mol,A2 0.2mol,CA3 0.2mol,总容积为1.0L.

①如果达成此平衡前各物质起始的量有以下几种可能,其中不合理的是______:

A.C2 0.6mol,A2 0.5mol,CA3 0mol

B.C2 0mol,A2 0mol,CA3 1.2mol

C.C2 0.6mol/L,A2 0.5mol/L,CA3 0.2mol/L

②求算此平衡体系的平衡常数K=______;

③如果保持温度和压强不变,向上述平衡体系中加入0.18molC2,平衡将______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.理由是______.

④已知0.4mol 液态C2 A4与足量的液态双氧水反应,生成C2和水蒸气,放出256.65kJ的热量.写出该反应的热化学方程式______.

正确答案

B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,应为C元素;C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y,则C为N元素,对应的盐为硝酸铵;A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物,D应为O元素,A为H元素,E为Na元素,则

(1)X为HNO3,抑制水的电离,pH=5时,由水电离产生的c(H+)=10-9mol/L,Y为NH4NO3,水解促进水的电离,pH=5时,由水电离产生的c(H+)=10-5mol/L,则两种水溶液中由水电离出的H+浓度之比是10-4:1,故答案为:10-4:1;

(2)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物,受热易分解,为NaHCO3,少量该化合物溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3和H2O,反应的离子方程式为Ba2++HCO3-+OH-═BaCO3↓+H2O,故答案为:Ba2++HCO3-+OH-═BaCO3↓+H2O;

(3)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物为NaHCO3,水解呈弱碱性,选项中只有C符合,故答案为:C;

(4)①A.当N2反应0.1mol时,H2反应0.3mol,生成NH30.2mol,符合转化关系,故A正确;

B.NH3反应1mol,应生成H21.5mol,与平衡状态不同,故B错误;

C.当N2反应0.1mol时,H2反应0.3mol,生成NH30.2mol,加上原有NH30.2mol,平衡时NH3应为0.4mol,与平衡状态不同,故C错误;

故答案为:B、C;

②k═==10,故答案为:10;

③如果保持温度和压强不变,向上述平衡体系中加入0.18molN2

原平衡体系中,1.0L容器中含有分子0.5mol+0.2mol+0.2mol=0.9mol,

当加入N2,体系瞬间有分子0.9mol+0.18ml=1.08mol,瞬间总体积为1.08×=1.2L,

所以:Q===10.59>10,平衡逆向移动,

故答案为:逆向;原平衡体系中,1.0L容器中含有分子0.5mol+0.2mol+0.2mol=0.9mol,当加入N2,体系瞬间有分子0.9mol+0.18ml=1.08mol,瞬间总体积为1.08×=1.2L,所以:Q===10.59>10,平衡逆向移动;

④1molN2H4反应放出的热量为×256.65kJ=641.63kJ,

则反应的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-641.63kJ•mol-1

故答案为:N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-641.63kJ•mol-1

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题型:填空题
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填空题

A、B、C、D四种短周期元素,A、B、C同周期,A的原子半径是同周期中最大的;B、D同主族.己知D元素的一种单质是日常生活中饮水机常用的消毒剂,C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质.

(1)C元素在周期表中的位置______.

(2)A元素与水反应的离子方程式是______.

(3)写出C元素的单质从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质的化学方程式______.

(4)BD2和C2均具有漂白性,二者的漂白原理______.(填“相同”或“不同”)

(5)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式如下:3H2+N2

 2NH3△H=-92.4kJ•mol-1

①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件 (不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示.图中t1时引起平衡移动的条件可能是______,其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是______.

②温度为T℃时,将2a molH2和a molN2放入0.5L  密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%.则该反应的平衡常数为______.

正确答案

由A、B、C、D四种短周期元素,己知D元素的一种单质是日常生活中饮水机常用的消毒剂,即利用臭氧来作消毒剂,则D为氧元素;B、D同主族,则B为硫元素;A、B、C同周期,A的原子半径是同周期中最大的,则A为钠元素;C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质,即C的非金属性比B的强,则C为氯元素;

(1)因C为氯元素,其质子数为17,电子排布中有3个电子层,最外层电子数为7,即其位置为第三周期、第 VIIA族,故答案为:第三周期、第 VIIA族;   

(2)因A为钠元素,钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,则离子反应为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,故答案为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;

(3)因C元素的单质为氯气,A、B两元素组成的化合物的水溶液为Na2S的溶液,氯气的氧化性大于硫的,则发生反应为Cl2+Na2S=2NaCl+S↓,故答案为:Cl2+Na2S=2NaCl+S↓;    

(4)二氧化硫能漂白某些有色的物质是化合生成暂时稳定的无色物质,而氯气漂白是利用其强氧化性使有色的物质褪色,则原理不同,故答案为:不同;    

(5)①由图象可知,t1时正逆反应速率都增大,则可能为加压或升温,该反应为放热反应,升高稳定,逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,与图象不符,该反应是气体体积缩小的反应,加压正向移动,则正反应速率大于逆反应速率,与图象符合,则应为加压;显然图象中的t3时为升高温度,t1时加压正向移动,氨气的含量增大,t3时为升高温度,化学平衡逆向移动,氨气的含量降低,即t2-t3一段时间平衡混合物中NH3的含量最高;故答案为:加压;t2-t3;    

②2a molH2和a molN2放入0.5L  密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则

             3H2+N2

 2NH3开始(mol/L)4a  2a             0

转化         3a   a             2a

平衡         a    a            2a

则该温度下反应的化学平衡常数为K==,故答案为:

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题型:填空题
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填空题

二氧化硫和氮氧化物(NOx)对大气污染日趋严重,研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题,目前有很多种方法消除大气污染.

(1)可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NOx,反应如下:

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ•mol-1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ•mol-1

则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=______;

(2)汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等,降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:

2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g);△H<0.

生成无毒物质,减少汽车尾气污染.若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,15分钟后达到平衡,反应过程中各物质的浓度变化如图1所示,则

①前15s内的平均反应速率v (N2)=______(小数点保留3位);

②该反应平衡常数K=______(小数点保留3位);

③若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将______移动(填“向左”、“向右”或“不”);20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图1所示的变化,则改变的条件可能是______(填序号);

a  加入催化剂   b  降低温度   c  缩小容器体积   d  增加CO2的量

④该可逆反应△S______0(填“>”、“<”或“=”),在______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.

(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图2所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.下列说法错误的是______

A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-=CO2

B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b

C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高

(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42- 而实现对SO2的处理目的.其中Fe3+的最外层电子排布式为______;SO2的VSEPR模型名称为______;与SO2互为等电子体的离子有______.

(5)N2O5是重要的硝化剂和氧化剂,可用电解法制备N2O5,如图3所示,N2O5在电解池的______(填“阳极”或“阴极”)区生成,其电极反应式为______.

正确答案

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

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1

依据盖斯定律计算①+②得到:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol;

故答案为:△H=-867 kJ/mol;

(2)①图象分析,前15分钟达到平衡时,氮气浓度增大为0.2mol/L,所以前15s内的平均反应速率v (N2)==0.013 mol/(L•s),

故答案为:0.013 mol/(L•s);

②依据图象分析,15分钟时达到平衡时氮气浓度为0.2mol/L,NO平衡浓度为0.8mol/L,一氧化碳浓度为0.6mol/L,二氧化碳浓度为0.4mol/L,

2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H<0;

平衡常数K===0.035,故答案为:0.035;

③若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,浓度分别为c(NO)=1.6mol/L,c(CO)=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L,c(N2)=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L,c(CO2)=0.4mol/L;Qc===0.035=K,平衡不动,20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图1所示的变化,斜率减小反应速率减小,氮气浓度增大,反应是气体体积减小的放热反应,则改变的条件可能是降温,

故答案为:不移动;b;

④2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g);△H<0.反应可知△S<0;

依据△H-T△S<0是自发进行的反应;△H<0,△S<0,满足条件△H-T△S<0,应该在低温条件下进行可以自发进行,

故答案为:<;低温;

(3)A.该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失电子发生氧化反应,电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2,故A正确;

B.工作时电极b作正极,O2-由电极b流向电极a,故B错误;

C.该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,通入空气的电极是正极,原电池放电时,电子从负极a通过传感器流向电极b,故C正确;

D.一氧化碳的含量越大,原电池放电时产生的电流越大,故D正确;

故答案为:B;

(4)铁是26号元素,其核外有26个电子,失去三个电子后和铁离子最外层电子排布式:3s23p63d5;SO2中S原子的价层电子对为=3,VSEPR模型为平面三角形;与SO2互为等电子体的离子有 NO2-

故答案为:3s23p63d5;平面三角形;NO2-

(5)从电解原理来看,N2O4制备N2O5为氧化反应,则N2O5应在阳极区生成,反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,故答案为:阳极;N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+

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题型:简答题
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简答题

A、B、C、D四种短周期元素,A、B、C同周期,A的原子半径是同周期中最大的;B、D同主族.己知D元素的一种单质是日常生活中饮水机常用的消毒剂,C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质.

(1)C元素在周期表中的位置______.

(2)A元素与水反应的离子方程式是______.

(3)写出C元素的单质从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质的化学方程式______.

(4)BD2和C2均具有漂白性,二者的漂白原理______.(填“相同”或“不同”)

(5)B元素的单质在不同的条件下可以与O2发生一系列反应:

B(s)+O2=BO2(g);△H=-296.8kj•mol-1

2BD2(s)+O2(g)

2BO3(g);△H=-196.6kJ•mol-1

则1mol BO3(g)若完全分解成B(s),反应过程中的热效应为______.

(6)氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.如图(1)所示,电池中正极的电极反应式为______.

(7)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式如下:

N2(g)+3H2(g)

2NGH3(g);△H=-92.4kJ/mol

①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图(2)所示.图中t1时引起平衡移动的条件可能是______.其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是______.

②温度为T℃时,将2a molH2和a molN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%.则该反应的平衡常数为______.

正确答案

己知D元素的一种单质是日常生活中饮水机常用的消毒剂,则应为O元素,O3是日常生活中饮水机常用的消毒剂,B、D同主族,则B为S元素,A、B、C同周期,A的原子半径是同周期中最大的,应为Na元素,C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质,说明C的非金属性比S元素强,则C为Cl元素,则

(1)C为Cl元素,原子序数为17,原子核外有3个电子层,最外层电子数为7,则应位于周期表第三周期第VIIA族,

故答案为:第三周期,第VIIA族;

(2)A为Na,为活泼金属,与水剧烈反应生成NaOH和氢气,反应的离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,

故答案为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;

(3)氯气与硫化钠发生置换反应生成氯化钠和硫,反应的化学方程式为Cl2+Na2S=2NaCl+S↓,

故答案为:Cl2+Na2S=2NaCl+S↓;

(4)氯气与水反应生成HClO,HClO具有强氧化性,能漂白有色物质,二氧化硫与有色物质发生化合反应,漂白之后不稳定,加热后能恢复原来的颜色,二者反应原理不同,前者为氧化反应,后者为化合反应,

故答案为:不同;

(5)已知:①S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=-296.8kj•mol-1

②2SO2(s)+O2(g)

2SO3(g);△H=-196.6kJ•mol-1

则有③SO2(g)=S(s)+O2;△H=+296.8kj•mol-1

④2SO3(g)

2SO2(s)+O2(g);△H=+196.6kJ•mol-1

利用盖斯定律将可得:SO3(g)=S(s)+O2(g),

△H=+kJ/mol=395.1kJ/mol,

故答案为:△H=+395.1kJ/mol;

(6)氢氧燃料电池正极上氧气的电子发生还原反应生成OH-,电极反应式为O2+2H20+4e-=4OH-

故答案为:O2+2H20+4e-=4OH-

(7)①t1时,正逆反应速率增大,可能为增大压强或升高温度,升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应速率小于逆反应速率,增大压强平衡向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,则t1应为增大压强,t3时逆反应速率大于正反应速率,反应向逆反应方向移动,NH3的含量减小,所以NH3的含量最大的时间段为t2-t3

故答案为:加压;t2-t3

②将2a molH2和a molN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则

            N2+3H2═2NH3

开始:2amol/L   4amol/L   0

转化:1amol/L   3amol/L   2amol/L

平衡:1amol/L   1amol/L   2amol/L

k===

故答案为:

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