【題目】氨是一種重要的化工產(chǎn)品,是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝酸、按鹽和純堿等的原料。
(1)以氨為燃料,氧氣為氧化劑可以設(shè)計(jì)制造氨燃料電池,因產(chǎn)物無污染,在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。若電極材料均為惰性電極,KOH 溶液作電解質(zhì)溶液,則該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為_______________;正極反應(yīng)式為______________。
(2)下列措施可以加快合成氨反應(yīng)速率的是______________。
A.通過縮小容器的容積增大壓強(qiáng) B.及時(shí)將氨液化分離出去
C.適當(dāng)升溫 D.添加合適的催化劑
E.恒溫恒容時(shí),再充入一定體積的氮?dú)?/span>
(3)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng)。在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入lmolN2 和3molH2,加入合適催化劑(體積可以忽略不計(jì))后在一定溫度壓強(qiáng)下開始反應(yīng),并用壓力計(jì)監(jiān)測容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下:
反應(yīng)時(shí)間/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
壓強(qiáng)/MPa | 16.80 | 14.78 | 13.86 | 13.27 | 12.85 | 12.60 | 12.60 |
則①從反應(yīng)開始到25min時(shí),以N2表示的平均反應(yīng)速率為________;
②H2的平衡轉(zhuǎn)化率為_______________;
(4)以CO2與NH3為原料合成尿素[化學(xué)式為CO(NH2)2]的主要反應(yīng)如下,已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=-159.47kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);△H=+116kJ·mol-1
③ H2O(l)=H2O(g);△H=+44kJ·mol-1
寫出CO2 與NH3 合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式_____________。
【答案】(1)2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;O2+4e-+2H2O=4OH-
(2)A、C、D、E;(3)0.01mol/(L.min) 50%
(4)CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=-87.0kJ/mol
【解析】
試題分析:(1)以氨為燃料,氧氣為氧化劑可以設(shè)計(jì)制造氨燃料電池,因產(chǎn)物無污染,在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。若電極材料均為惰性電極,KOH 溶液作電解質(zhì)溶液,則該電池負(fù)極,NH3失去電子變?yōu)?/span>N2,負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;在正極上氧氣獲得電子變?yōu)?/span>OH-,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-;(2)A.通過縮小容器的容積增大壓強(qiáng),使物質(zhì)的濃度增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大,正確;B.及時(shí)將氨液化分離出去,由于物質(zhì)濃度降低,所以化學(xué)反應(yīng)速率減慢,錯(cuò)誤;C.適當(dāng)升溫,可以使更多的分子變?yōu)榛罨肿,所以反?yīng)速率大大加快,正確; D.添加合適的催化劑,由于降低了反應(yīng)的活化能,所以反應(yīng)速率大大加快;E.恒溫恒容時(shí),再充入一定體積的氮?dú),由于反?yīng)物的濃度增大,所以化學(xué)反應(yīng)速率大大加快,正確。(3) ①同一溫度下,容器中氣體壓強(qiáng)與總的物質(zhì)的量成正比,設(shè)平衡狀態(tài)時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為x,16.80:12.60=(1+3)mol:x,x=(4mol×12.60)÷16.80=3,所以平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為3mol,設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為y,
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)物質(zhì)的量減少
1mol 2mol
y (4-3)mol
1mol:2mol=y:(4-3)mol,y=[1mol×(43)mol]÷2mol=0.5mol,則從反應(yīng)開始到25min時(shí),以N2表示的平均反應(yīng)速率=V(N2)=(0.5mol÷2L)÷25min=0.01mol/(L.min);②H2反應(yīng)的物質(zhì)的量是3×0.5mol=1.5mol,反應(yīng)開始時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量是3mol,所以N2的平衡轉(zhuǎn)化率為(1.5mol÷3mol)×100%=50%;(4) ①+②-③,整理可得2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=(-159.47kJ/mol)+(+72.49kJmol)-44kJ/mol=-87.0kJ/mol。
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【題目】噴泉實(shí)驗(yàn)是一種常見的自然現(xiàn)象,其產(chǎn)生原因是存在壓強(qiáng)差。在上圖右圖中的錐形 瓶中,分別加入足量的下列物質(zhì),反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉的是( )
A. Cu與稀鹽酸 B. NaHCO3與NaOH溶液
C. CaCO3與稀硫酸 D. NH4HCO3與稀鹽酸
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【題目】某礦石含碳酸鎂和石英,制備高純硅和硅膠的工藝流程如下:
(1)“硅膠”冶常用作_______________ ,也可以用作__________的載體。 A 的結(jié)構(gòu)式為________。
(2)制備粗硅的方程式為_______。
(3)操作I為_____________,操作Ⅱ為_______________,操作Ⅲ所用儀器有鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、酒精燈、_______________等。
(4)操作Ⅲ,需要在氯化氫氣流中加熱脫水的原因是_______________。
(5)溶液G用E酸化的方程式為_______________。
(6)電解飽和的K溶液的離子方程式為____________,陽極電極方程式為_______________。
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【題目】硫酰氯(SO2Cl2)是重要的化學(xué)試劑,可由如下反應(yīng)制。 SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g) △H
針對該反應(yīng)回答下列問題:
(1)已知:①SO2(g)+Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g) △H1=﹣aKJ·mol﹣1
②SO2Cl2+SCl2(g)=2SOCl2(g)△H2=﹣bKJ·mol﹣1
則△H= _______ kJ·mol﹣1(用含 a、b 的代數(shù)式表示,a>b>0)
(2)若在催化劑作用下,將nmol SO2與nmolCl2充入容積可變的密閉容器中,并始終保持溫度為T,壓強(qiáng)為P.起始時(shí)氣體總體積為10L,t min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)氣體總體積為8L.
①在容積改變的條件下,反應(yīng)速率可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量變化來表示.則υ(SO2)=_______ mol/min。
②此溫度下,該反應(yīng)的K=________ L/mol。
③相同條件下,若將0.5nmolSO2與 0.5nmolCl2充入該容器,到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),混合物中SO2Cl2的物質(zhì)的量是_______.
(3)該反應(yīng)的產(chǎn)物 SO2Cl2遇水發(fā)生劇烈水解生成兩種強(qiáng)酸,寫出其化學(xué)方程式______。
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【題目】利用氟磷灰石[(Ca5(PO4)3F)]生產(chǎn)磷銨[(NH4)3PO4]并制取硫酸、聯(lián)產(chǎn)水泥。其工藝流程如下圖所示:
(1)操作I的名稱________________;在實(shí)驗(yàn)室中操作II包括___________、____________。
(2)沸騰槽的材質(zhì)是_______________(從“玻璃”、“鋼鐵”、“附有聚偏氟乙烯防腐層的石墨”中選擇),選擇的理由是__________________________________________________
(3)工業(yè)上還可以用氟磷灰石與焦炭、石英砂混合,在電爐中加熱到1500℃生成白磷,同時(shí)逸出SiF4和CO,反應(yīng)方程式為:_________________________________________。
(4)黏土中有一種成分為石脂(Al2[OH]4Si2O5·nH2O),其用氧化物表示為____________。
(5)已知SO2的催化氧化反應(yīng)為2SO2(g)十O2(g) 2SO3(g) △H<0。
從化學(xué)反應(yīng)原理的角度說明催化氧化時(shí)使用熱交換器的原因__________________。
(6)制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2、O2外,還含有SO2、微量的SO3和酸霧。擬用下圖所示的裝置測定硫酸尾氣中SO2的含量:
若下列各組中的試劑,前者濃度為0.1mol·L-1,后者適量,溶液體積為5mL;通入尾氣10L(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)反應(yīng)管中的溶液恰好變色。判斷下列試劑組能否測定硫酸尾氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)。能者,確定SO2的體積分?jǐn)?shù);不能者,說明原因。
編號 | 試劑組 | 結(jié)論 |
① | NaOH溶液、酚酞試液 | |
② | Na2CO3溶液、酚酞試液 | |
③ | 碘水、淀粉溶液 | |
④ | KMnO4溶液、稀硫酸 |
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【題目】氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相似,具有層狀結(jié)構(gòu),可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于這兩種晶體的說法,正確的是( )
A.六方相氮化硼與石墨一樣可以導(dǎo)電
B.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大
C.兩種晶體均為分子晶體
D.六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形
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【題目】下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極,電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后,在c、d兩極上共收集到336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體;卮穑
(1)直流電源中,M為____________極。
(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是____________,其質(zhì)量為____________g。
(3)電源輸出的電子,其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為:2∶_______∶________∶_________。
(4)AgNO3溶液的濃度(填“增大”“減小”或“不變”。下同)____________,H2SO4溶液的濃度____________。
(5)若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?/span>5.02%,則原有5.00%的H2SO4溶液為______g。
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【題目】砷(As)是第四周期第VA族元素,它在自然界中的含量不高,但人類認(rèn)識(shí)它、研究它的歷史卻很長。
(1)已知H3AsO3是兩性偏酸性的化合物,H3AsO3中As的化合價(jià)為_____,它與足量硫酸反應(yīng)時(shí)生成鹽的化學(xué)式為_______________。Na2HAsO3溶液呈堿性,原因是_________________(用離子方程式表示),該溶液中c(H2AsO3-) _____c(AsO33-)(填”>”、“<”或“=”)。
(2)砷在自然界中主要以硫化物形式(如雄黃As4S4、雌黃As2S3等)存在。
①工業(yè)上以雄黃為原料制備砷、鑒定砒霜(As2O3)的原理如下圖:
反應(yīng)a產(chǎn)生的廢氣直接排放可能帶來的環(huán)境問題是_______________,請寫出反應(yīng)b的化學(xué)方程式:_________________________。
②雌黃可被濃硝酸氧化為H3AsO4與S,硝酸被還原為NO2,反應(yīng)中還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為_________。
③向c(As3+)=0.01mol/L的工業(yè)廢水中加入FeS固體至砷完恰好完全除去(小于1×10-5mol/L),則此時(shí)c(Fe2+)=_____mol/L。(已知Ksp(As2S3)=1×10-22,Ksp(FeS)=6×10-18)
(3)某原電池裝置如右圖,電池總反應(yīng)為AsO43-+2I-+H2OAsO33-+I2+2OH-。
當(dāng)P池中溶液由無色變成藍(lán)色時(shí),正極上的電極反應(yīng)式為_______________。當(dāng)電流計(jì)指針歸中后向Q池中加入一定量的NaOH,則電子由_____(填“P”或“Q”)池流出。
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【題目】下列是制備NH4NO3和Na2S2O4的一種工藝流程:(已知HNO2為弱酸)
(1)裝置Ⅰ的作用為 ,寫出該裝置中反應(yīng)的離子方程式 。
(2)若裝置Ⅱ中產(chǎn)生的硝酸根和亞硝酸根的物質(zhì)的量比為1∶1,寫出反應(yīng)的離子方程式_______;區(qū)別硝酸鈉和亞硝酸鈉晶體的方法是(寫一種)______。
(3)裝置Ⅳ中不通入氧氣會(huì)產(chǎn)生的后果是________。
(4)若起始時(shí)通入等物質(zhì)的量的NO和SO2,則通入n(NH3)∶ n(O2)=_________(假設(shè)過步驟中均完全轉(zhuǎn)化)。
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