【題目】工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程如下圖所示:
(1)硝酸銨的水溶液呈(填“酸性”、“中性”或“堿性”);其水溶液中各離子的濃度大小順序?yàn)椋?/span>。
(2)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0,當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分別在200℃、400℃、600℃下達(dá)到平衡時(shí),混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線如下圖。
①曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是。
②關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng),下列敘述正確的是。
A.及時(shí)分離出NH3可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
B.P點(diǎn)原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率接近100%,是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的溫度、壓強(qiáng)條件
C.上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)=K(Q)>K(N)
D.如果N點(diǎn)時(shí)c(NH3)=0.2 mol·L-1 , N點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)K≈0.93
(3)尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高效氮肥,工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素,該反應(yīng)實(shí)際為二步反應(yīng):
第一步:2NH3(g)+CO2(g)=H2NCOONH4(s) ΔH=-272 kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+138 kJ·mol-1
寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式:
(4)某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分隨時(shí)間的變化如下左圖所示:
①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第步反應(yīng)決定,總反應(yīng)進(jìn)行到min時(shí)到達(dá)平衡。
②反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí)測(cè)得CO2的物質(zhì)的量如圖所示,則用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率v(CO2)= 。
③在上面右圖中畫出第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化的示意圖 。
【答案】
(1)酸性;c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
(2)200℃;ACD
(3)2NH3(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(NH2)2 (s) ΔH=-134kJ/mol
(4)二;55;0.148 mol/(L·min);
【解析】(1)硝酸銨是強(qiáng)酸弱堿鹽,溶于水溶液顯酸性,NH4+ 能發(fā)生水解反應(yīng),導(dǎo)致NH4 濃度降低,則水溶液中各離子的濃度大小順序?yàn)閏(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)。
(2)①工業(yè)合成氨是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,根據(jù)圖像,曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是200℃。②A.及時(shí)分離出NH3 , 平衡正向移動(dòng),可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率,正確;B.P點(diǎn)原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率雖然接近100%,但對(duì)設(shè)備的要求很高,當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)工藝中往往不采用這樣的溫度和壓強(qiáng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;C.上圖中M和Q的溫度相同,則K(M)=K(Q),N點(diǎn)溫度較高,對(duì)放熱反應(yīng)而言,溫度越高,K值越小,則平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)=K(Q)>K(N),正確;D.如果N點(diǎn)時(shí)c(NH3)=0.2 mol·L-1 , 此時(shí)氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%,則混合氣體的總濃度為1mol/L,氮?dú)夂蜌錃獾臐舛确謩e為0.2mol/L、0.6mol/L,則N點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)K≈(0.2×0.2)÷(0.2×0.6×0.6×0.6)=0.93,D項(xiàng)正確;答案選ACD。
(3)根據(jù)蓋斯定律,①2NH3(g)+CO2(g)=H2NCOONH4(s) ΔH=-272 kJ·mol-1;②H2NCOONH4(s)= CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+138 kJ·mol-1 , 將①+②可得以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH3(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(NH2)2 (s) ΔH=-134kJ/mol。
(4)①由圖象可知在15分鐘左右,氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨后不再變化發(fā)生的是第一步反應(yīng),氨基甲酸銨先增大再減小最后達(dá)到平衡,發(fā)生的是第二步反應(yīng),從曲線斜率不難看出第二步反應(yīng)速率慢,而總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步?jīng)Q定;根據(jù)圖可知,尿素在55分鐘時(shí),物質(zhì)的量不再變化,即反應(yīng)在55分鐘時(shí)達(dá)到平衡。②反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí),測(cè)得CO2的物質(zhì)的量為0.26mol,二氧化碳的濃度變化為c(CO2)=(1mol-0.26 mol)÷0.5L=1.48mol/L,則用CO2表示第一步反應(yīng)速率v (CO2)=1.48mol/L÷10min=0.148 mol/(L·min)。③第二步反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)增大,所以第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化的示意圖為: 。(1)硝酸銨是強(qiáng)酸弱堿鹽,水解呈酸性,結(jié)合銨根離子的水解分析溶液中離子濃度的大小關(guān)系;
(2)①根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響進(jìn)行判斷;
②根據(jù)化學(xué)平衡的影響因素和平衡計(jì)算進(jìn)行分析即可;
(3)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱,然后書寫熱化學(xué)方程式;
(4)根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);根據(jù)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系進(jìn)行分析并畫出圖像。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鐵及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化可用下式表示:
回答下列有關(guān)問題:
(1)Fe與過量稀硫酸反應(yīng)可以制取FeSO4 . 若用反應(yīng)所得的酸性溶液,實(shí)現(xiàn)上述①的轉(zhuǎn)化,要求產(chǎn)物純凈.可選用的試劑是 (選填序號(hào));
a.Cl2 b.Fe c.HNO3 d.H2O2
(2)上述轉(zhuǎn)化得到的硫酸鐵可用于電化浸出黃銅礦精礦工藝.精礦在陽極浸出的反應(yīng)比較復(fù)雜,其中有一主要反應(yīng):CuFeS2+4Fe3+=Cu2++5Fe2++2S.(CuFeS2中S為﹣2價(jià))則下列說法正確的是 (選填序號(hào));
a.從物質(zhì)分類的角度看,黃銅礦屬于合金
b.反應(yīng)中,所有鐵元素均被還原
c.反應(yīng)中,CuFeS2 既作氧化劑又作還原劑
d.當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),46g CuFeS2參加反應(yīng)
(3)下述反應(yīng)中,若FeSO4和O2的系數(shù)比為2:1,試配平下列方程式: FeSO4+ K2O2→ K2FeO4+ K2O+ K2SO4+ O2↑
(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效的綠色水處理劑,在水中發(fā)生反應(yīng)生成Fe(OH)3 . 高鐵酸鉀作為水處理劑發(fā)揮的作用是 、 .
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某化合物6.4g在氧氣中完全燃燒,只生成8.8g CO2和7.2g H2O.下列說法正確( )
A.該化合物僅含碳、氫兩種元素
B.該化合物中碳、氫原子個(gè)數(shù)比為1:4
C.無法確定該化合物是否含有氧元素
D.該化合物中一定含有氧元素
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】1,2﹣二溴乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑,常溫下它是無色液體,密度是2.18克/厘米3 , 沸點(diǎn)131.4℃,熔點(diǎn)9.79℃,溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有機(jī)溶劑.在實(shí)驗(yàn)中可以用下圖所示裝置制備1,2﹣二溴乙烷.其中分液漏斗和燒瓶a中裝有乙醇和濃硫酸的混合液,試管d中裝有濃溴(表面覆蓋少量水).請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?
(1)燒瓶a中發(fā)生的是乙醇的脫水反應(yīng),即消去反應(yīng),反應(yīng)溫度是170℃,并且該反應(yīng)要求溫度迅速升高到170℃,否則容易產(chǎn)生副反應(yīng).請(qǐng)你寫出乙醇的這個(gè)消去反應(yīng)方程式: .
(2)寫出制備1,2﹣二溴乙烷的化學(xué)方程式: .
(3)安全瓶b可以以上倒吸,并可以檢查實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管d是否發(fā)生堵塞.請(qǐng)寫出發(fā)生堵塞時(shí)瓶b中的現(xiàn)象 .
(4)某學(xué)生做此實(shí)驗(yàn)時(shí),使用一定量的液溴,當(dāng)溴全部褪色時(shí),所消耗乙醇和濃硫酸混合液的量,比正常情況下超出許多,如果裝置的氣密性沒有問題,試分析其可能的原因 .
(5)c裝置內(nèi)NaOH溶液的作用是;e裝置內(nèi)NaOH溶液的作用是 .
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】Ⅰ.某鈉鹽溶液中通入足量氨氣,無明顯現(xiàn)象.再在所得溶液中通入過量CO2 , 產(chǎn)生大量白色沉淀。
(1)寫出氨氣的電子式。
(2)該鈉鹽溶液中一定不可能含有下列哪種微粒(填編號(hào))。
A.Cl﹣
B.Fe2+
C.SiO32﹣
D.AlO2﹣
(3)寫出一個(gè)通入過量CO2時(shí)生成白色沉淀的離子方程式。
(4)Ⅱ.電鍍工業(yè)中往往產(chǎn)生大量的有毒廢水,必須嚴(yán)格處理后才可以排放.某種高濃度有毒的含A離子(陰離子)廢水在排放前的處理過程如下:
已知:9.0g沉淀D在氧氣中灼燒后,產(chǎn)生8.0g黑色固體,反應(yīng)后的氣體通過足量澄清石灰水時(shí),產(chǎn)生10.0g白色沉淀,最后得到的混合氣體除去氧氣后,還剩余標(biāo)況下密度為1.25g/L的氣體1.12L。
沉淀D的化學(xué)式是。
(5)寫出沉淀D在氧氣中灼燒發(fā)生的化學(xué)方程式。
(6)濾液C中還含有微量的A離子,通過反應(yīng)②,可將其轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì),試用離子方程式表示該原理。
(7)反應(yīng)①為制得某種元素的低價(jià)X離子,從氧化還原反應(yīng)的角度分析,(填“能”或“不能”用Na2SO3溶液來代替B溶液,原因是。
(8)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明所用Na2SO3溶液是否變質(zhì)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO3﹣)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一.
(1)Fe還原水體中NO3﹣的反應(yīng)原理如圖1所示.
①作負(fù)極的物質(zhì)是 .
②正極的電極反應(yīng)式是 .
(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時(shí)測(cè)定NO3﹣的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3﹣的去除率 | 接近100% | <50% |
24小時(shí)pH | 接近中性 | 接近中性 |
鐵的最終物質(zhì)形態(tài) |
pH=4.5時(shí),NO3﹣的去除率低.其原因是 .
(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時(shí),補(bǔ)充一定量的Fe2+可以明顯提高NO3﹣的去除率.對(duì)Fe2+的作用提出兩種假設(shè):
Ⅰ.Fe2+直接還原NO3﹣;
Ⅱ.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層.
①做對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖2所示,可得到的結(jié)論是 .
②同位素示蹤法證實(shí)Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4 . 結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe2+提高NO3﹣去除率的原因: .
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時(shí)測(cè)定NO3﹣的去除率和pH,結(jié)果如表:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3﹣的去除率 | 約10% | 約3% |
1小時(shí)pH | 接近中性 | 接近中性 |
與(2)中數(shù)據(jù)對(duì)比,解釋(2)中初始pH不同時(shí),NO3﹣去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因: .
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