12.尿素[H2NCONH2]既是一種非常重要的高氮化肥,又是多種有機、無機產(chǎn)品的生產(chǎn)原料.工業(yè)上以合成氨廠的NH3和CO2為原料生產(chǎn)尿素.請回答下列問題:
(1)某實驗室模擬工業(yè)合成氨在三個不同條件下的密閉容器中分別加入N2和H2,濃度均為c(N2)=0.100mol/L,c(H2)=0.300mol/L,進行反應時,N2的濃度隨時間的變化分別如圖曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示.
①0~20min時,實驗Ⅰ中v(N2)=0.002mol/(L•min)
②實驗Ⅱ中H2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%
③與實驗Ⅰ相比,實驗Ⅱ、Ⅲ分別僅改變一個反應條件.寫出所改變的條件及判斷的理由:Ⅱ加入催化劑,到達平衡時間縮短,平衡時氮氣濃度未變;
Ⅲ升高溫度,正反應為放熱反應,平衡正向移動,縮短到達平衡時間,平衡時氮氣的濃度增大.
(2)合成尿素的反應為2NH3(l)+CO2(g)?H2O(l)+H2NCONH2(l)△H=-101.99kJ/mol,該反應在進行時分為如下兩步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)?H2NCOONH4(l)△H1
第二步:H2NCOONH4(l)?H2O(l)+H2NCONH2(l)△H2=+15.05kJ/mol
①若總反應的快慢由第二步反應決定,則第二步反應的反應速率<(填“>”、“<”或“=”)第一步反應的反應速率.
②△H1=-117.04kJ/mol.
(3)尿素施入土壤,先要與土壤中微生物作用水解為碳酸銨或碳酸氫銨,才能被農(nóng)作物根系吸收,寫出尿素水解為碳酸銨的化學方程式H2NCONH2+2H2O=(NH42CO3
(4)尿素濕法煙氣凈化工藝早被科學家聯(lián)合開發(fā).該方法用尿素作為吸收液脫除煙氣中的NOx,取得了較好的效果.煙氣中NO和NO2按物質(zhì)的量之比1:1經(jīng)尿素溶液處理后變成無毒無害氣體.則1mol尿素能吸收上述煙氣(假設煙氣只含有NO和NO2,其體積比為1:1)的質(zhì)量為76g.

分析 (1)①由圖可知,20min時到達平衡,氮氣的濃度變化量為(1-0.06)mol/L=0.04mol/L,再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v(N2);
②實驗Ⅱ中平衡時氮氣的濃度變化量為(1-0.06)mol/L=0.04mol/L,由方程式可知氫氣的濃度變化量為0.04mol/L×3=0.12mol/L,氫氣轉(zhuǎn)化率=$\frac{氫氣濃度變化量}{氫氣起始濃度}$×100%;
③與實驗Ⅰ相比,實驗Ⅱ反應速率加快,平衡氮氣濃度不變,不能是增大壓強或升高溫度,可能是加入催化劑;而實驗Ⅲ反應速率減慢,平衡時氮氣的濃度增大,正反應為體積減小的放熱反應,不能是減小壓強,可能是降低升高溫度;
(2)①慢反應決定整個過程的反應速率;
②根據(jù)蓋斯定律,可知△H1=△H-△H2;
(3)根據(jù)尿素水解為碳酸銨書寫化學方程式;
(4)煙氣中NO和NO2按物質(zhì)的量之比1:1經(jīng)尿素溶液處理后變成無毒無害氣體,應生成氮氣、二氧化碳,反應方程式為:NO+NO2+H2NCONH2=2N2+CO2+2H2O,結(jié)合方程式計算.

解答 解:(1)①由圖可知,20min時到達平衡,氮氣的濃度變化量為(1-0.06)mol/L=0.04mol/L,則v(N2)=$\frac{0.04mol/L}{20min}$=0.002mol/(L•min),故答案為:0.002mol/(L•min);
②實驗Ⅱ中平衡時氮氣的濃度變化量為(1-0.06)mol/L=0.04mol/L,由方程式可知氫氣的濃度變化量為0.04mol/L×3=0.12mol/L,氫氣轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.12mol/L}{0.3mol/L}$×100%=40%,故答案為:40%;
③與實驗Ⅰ相比,實驗Ⅱ反應速率加快,平衡氮氣濃度不變,不能是增大壓強或升高溫度,可能是加入催化劑;而實驗Ⅲ反應速率減慢,平衡時氮氣的濃度增大,正反應為體積減小的放熱反應,不能是減小壓強,升高溫度反應速率加快,平衡逆向移動,可能是升高溫度,
故答案為:加入催化劑,到達平衡時間縮短,平衡時氮氣濃度未變;升高溫度,正反應為放熱反應,平衡正向移動,縮短到達平衡時間,平衡時氮氣的濃度增大;
(2)①慢反應決定整個過程的反應速率,若總反應的快慢由第二步反應決定,則第二步反應的反應速率<第一步反應的反應速率,故答案為:<;
②根據(jù)蓋斯定律,可知△H1=△H-△H2=-101.99kJ/mol-15.05kJ/mol=-117.04kJ/mol,故答案為:-117.04kJ/mol;
(3)尿素水解為碳酸銨,化學方程式為:H2NCONH2+2H2O=(NH42CO3,故答案為:H2NCONH2+2H2O=(NH42CO3
(4)煙氣中NO和NO2按物質(zhì)的量之比1:1經(jīng)尿素溶液處理后變成無毒無害氣體,應生成氮氣、二氧化碳,反應方程式為:NO+NO2+H2NCONH2=2N2+CO2+2H2O,由方程式可知1mol尿素能吸收1molNO、1molNO2,則吸收上述煙氣的質(zhì)量為1mol×(30g/mol+46g/mol)=76g,
故答案為:76.

點評 本題考查化學反應速率計算、化學平衡計算及影響因素、反應方程式計算等,側(cè)重對學生分析能力的考查,(4)中的關(guān)鍵是書寫方程式,難度中等.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(部分物質(zhì)和條件已略去).A為含兩種元素的化合物.常溫常壓下,B為無色氣體單質(zhì),C為能使品紅溶液褪色的無色氣體化合物,D為紅色固體氧化物,K、L為常見金屬單質(zhì),G溶液為藍色,J為常見的無色液體.

請回答下列問題:
(1)J的電子式為
(2)A中金屬元素的質(zhì)量分數(shù)為46.7%,則A的化學式為FeS2
(3)F和K在加熱時反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O.
(4)H和K反應的離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

3.發(fā)展“碳-化學”,開發(fā)利用我國相對豐富的煤炭資源具有重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟價值.下面是以焦炭為原料,經(jīng)“碳-化學”途徑制取乙二醇的過程:

(1)乙二醇(I)和誰的汽化熱都為44Kj.mol-1,其燃燒熱△H=-1824kJ.mol-1.試寫出乙二醇(g)完全燃燒生成氣態(tài)水的熱化學方程式CH2(OH)CH2(OH)(g)+$\frac{5}{2}$O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)△H=-1736KJ/mol.
(2)“催化還原”反應制乙二醇原理如下:
CH3OOC.COOCH3(g)+4H2(g)?HOCH2.CH2OH(g)+2CH3OH(g)△H=-34kJ/mol-1
為探究實際生產(chǎn)的最佳條件,某科研小組進行了多方面研究.如圖表示乙二醇達到平衡時的產(chǎn)率隨原料投料比[n(氫氣)/n(草酸二甲酯)和壓強的變化關(guān)系,其中三條曲線分別表示體系壓強為1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情況,則圖1曲線甲對應的壓強為P(甲)=3.5MPa.

(3)草酸二甲酯水解產(chǎn)物草酸(H2C2O4)為二元弱酸,受熱分解,其鋇鹽難溶于水,它在水溶液中存在形式的分布于pH關(guān)系如圖所示:

①草酸的Ka1=6.3×10-2,Ka2=6.3×10-5.已知H2SO3的Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7.試寫出在K2C2O4溶液中通入少量SO2發(fā)生的離子方程式SO2+H2O+C2O42-=HC2O4-+HSO3-
②試寫出pH=3的溶液加中氨水升至6的過程中反應的離子方程式:HC2O4-+NH3.H2O=NH4++C2O42-+H2O.
③向0.1mol.L-1的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性,此時溶液里各粒子濃度關(guān)系不正確的是B(填序號)
A.c(K+)-c(C2O42-)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4
B.c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-
C.c(H2C2O4)+c(Na+)=c(C2O42-
D.c(K+)>c(Na+
④在恒溫下,在草酸溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生如下反應:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++H2O,反應速率隨時間的變化如圖3所示,試解釋t1-t2反應速率隨時間變化的可能原因反應生成的Mn2+可作該反應的催化劑,加快了反應的進行
⑤試設計實驗證明K2C2O4溶液中存在水解平衡取少量K2C2O4溶液滴加酚酞溶液,溶液呈紅色,加熱,若溶液顏色加深,說明K2C2O4溶液中存在水解平衡.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

20.開發(fā)新能源、新材料是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的需要.請回答下列問題:
(1)圖1為LiBH4/MgH2體系放氫焓變示意圖.

則:Mg(s)+2B(s)=MgB2(s)△H=-93 kJ•mol-1
(2)采用球磨法制備Al與LiBH4的復合材料,并對Al-LiBH4體系與水反應產(chǎn)氫的特性進行下列研究:25℃水浴時,每克不同配比的Al-LiBH4復合材料與水反應產(chǎn)生H2體積隨時間變化關(guān)系如圖2示.下列說法正確的是AB(填字母).

A.25℃時,純鋁與水不反應
B.25℃時,純LiBH4與水反應產(chǎn)生氫氣
C.25℃時,Al-LiBH4復合材料中LiBH4含量越高,1000s內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積越大
(3)工業(yè)上可采用CO和H2合成再生能源甲醇,其反應的化學方程式為
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).

①在一容積可變的密閉容器中,充有10molCO和20mol H2,用于合成甲醇.CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(P)的關(guān)系如圖3所示.則:上述合成甲醇的反應為放熱反應(填“放熱”或“吸熱”).
平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為KA=KB>KC
若達到平衡狀態(tài)A時容器的體積為10L,則平衡狀態(tài)B時容器的體積為2L.
②圖中虛線為該反應在使用催化劑條件下,起始H2、CO投料比和CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖.當其他條件完全相同時,用實線畫出不使用催化劑情況下,起始H2、CO投料比和CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系示意圖.
(4)次磷酸鈷[Co(H2PO22]廣泛應用于化學鍍鈷,工業(yè)上利用電解法制備次磷酸鈷的電極材料為金屬鈷和不銹鋼,其電解裝置如圖4所示(其中陰離子交換膜只允許陰離子通過,其中陽離子交換膜只允許陽離子通過).則:
①N極的電極反應式為:2H2O+2e-=H2↑+OH- 或2H++2e-=H2↑;
②次磷酸鈷在I區(qū)生成(填“Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ”).
③已知次磷酸與足量氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為:
H3PO2+NaOH=NaH2PO2+H2O,則NaH2PO2溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Na+)>c(H2PO2-)>c(OH-)>c(H+).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

7.(1)在某一恒溫體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應:A(g)+B(g)?2C(g)△H<0.t1時刻達到平衡后,在t2時刻改變某一條件,其反應過程如圖1.下列說法正確的是ac(填序號字母)

a.0~t1時,v>v,t2時,v>v
b.混合氣體的密度不再改變時,Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡
c.t2時刻改變的條件可以是向密閉容器中加C
d.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,平衡常數(shù)Ⅰ<Ⅱ
(2)工業(yè)上常用CO2和NH3通過如下反應合成尿素[CO(NH22].
CO2(g)+2NH3(g)$\stackrel{一定條件}{?}$CO(NH22(1)+H2O(g)△H<0
t℃時,向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO2和0.40molNH3,70min開始達到平衡.反應中CO2( g)的物質(zhì)的量隨時間變化如表所示:
時間/min 0207080100
n(CO2)/mol0.100.0600.0200.0200.020
①70min時,平均反應速率υ (CO2 )=0.00057mol/(L•min).
②在100min時,保持其它條件不變,再向容器中充入0.050mo1CO2和0.20molNH3,重新建立平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將增大(填“增大”、“不變”或“減小”).
③上述可逆反應的平衡常數(shù)為277.8(保留一位小數(shù)).
④圖2所示裝置(陰、陽極均為惰性電極)可用于電解尿素〔CO(NH22〕的堿性溶液制取氫氣.該裝置中陽極的電極反應式為CO(NH22+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O,
(3)CH4燃料電池,裝置示意如圖3(A、B為多孔性碳棒).持續(xù)通入甲烷,在標準狀況下,消耗甲烷體積VL.當 V=44.8L時,電池總反應方程式為CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料,廣泛應用于集成電路生產(chǎn)領域.某化學研究小組利用Al2O3+3C+N2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO制取氮化鋁,設計如圖1實驗裝置:

試回答:
(1)實驗中用飽和NaNO2與NH4Cl溶液制取氮氣的化學方程式為NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N2↑+2H2O.
(2)裝置中分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導管A的作用是c(填寫序號).
a.防止NaNO2飽和溶液蒸發(fā)   b.保證實驗裝置不漏氣   c.使NaNO2飽和溶液容易滴下
(3)按圖連接好實驗裝置,檢查裝置氣密性的方法是在干燥管D末端連接一導管,將導管插入燒杯中的液面下,用酒精燈微熱蒸餾燒瓶,導管口有氣泡冒出,撤掉酒精燈一段時間,導管內(nèi)上升一段水柱,證明氣密性良好.
(4)化學研究小組的裝置存在嚴重問題,請說明改進的辦法在干燥管D末端連接一個尾氣處理裝置.
(5)反應結(jié)束后,某同學用圖2裝置進行實驗測定氮化鋁樣品的質(zhì)量分數(shù)(實驗中導管體積忽略不計).已知:氮化鋁和NaOH溶液反應生成NaAlO2和氨氣.
①廣口瓶中的試劑X最好選用c(填寫序號).
a.汽油   b.酒精  c.植物油  d.CCl4
②廣口瓶中的液體沒有裝滿(上方留有空間),則實驗測得NH3的體積將不變(填“偏大”、“偏小”或“不變”).
③若實驗中稱取氮化鋁樣品的質(zhì)量為10.0g,測得氨氣的體積為3.36L(標準狀況),則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為61.5%.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

4.甲酸廣泛應用于制藥和化工行業(yè).某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸.反應原理:
+2KMnO4$\stackrel{△}{→}$+KOH+2MnO2↓+H2O
+HCl→+KCl
實驗方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反應一段時間后停止反應,按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯.

已知:苯甲酸分子量是122,熔點122.4℃,在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g;純凈固體有機物一般都有固定熔點.
(1)操作Ⅰ為分液,操作Ⅱ為蒸餾.
(2)無色液體A是甲苯,定性檢驗A的試劑是酸性KMnO4溶液,現(xiàn)象是溶液褪色.
(3)測定白色固體B的熔點,發(fā)現(xiàn)其在115℃開始熔化,達到130℃時仍有少量不熔.該同學推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物,設計了如下方案進行提純和檢驗,實驗結(jié)果表明推測正確.請在答題卡上完成表中內(nèi)容.
序號實驗方案實驗現(xiàn)象結(jié)論

將白色固體B加入水中,溶解
冷卻、過濾,
得到白色晶體和無色溶液--

取少量濾液于試管中,滴入2-3滴AgNO3溶液
生成白色沉淀濾液含有Cl-

干燥白色晶體,加熱使其融化,測其熔點
熔點為122.4℃白色晶體是苯甲酸
(4)純度測定:稱取1.220g產(chǎn)品,配成100ml甲醇溶液,移取25.00ml溶液,滴定,消耗KOH的物質(zhì)的量為2.40×10-3mol.產(chǎn)品中甲苯酸質(zhì)量分數(shù)的計算表達式為$\frac{2.4×1{0}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

1.根據(jù)元素周期表和元素周期律分析下面的推斷,其中錯誤的是( 。
A.鍺可用于制造半導體材料
B.RbOH的堿性強于Ca(OH)2
C.SrCO3是白色難溶于水易溶于鹽酸的化合物
D.砹化銀(AgAt)是白色難容于稀硝酸的化合物

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

2.下列有關(guān)化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)說法正確的是( 。
A.兩種元素組成的分子中所含化學鍵一定都是極性鍵
B.金屬晶體的熔點一定比分子晶體的高
C.某晶體中含有陽離子,則一定也含有陰離子
D.含有陰離子的化合物一定含有陽離子

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