【題目】科學(xué)家一直致力于人工固氮的研究,現(xiàn)已有多種方法。

(方法一)1918年,德國化學(xué)家哈伯因發(fā)明工業(yè)合成氨(N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0)的方法而榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

1)若將1molN23molH2放入1L的密閉容器中,5minN2的濃度為0.8mol/L,這段時(shí)間內(nèi)用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為_____mol/(L·min)。

2)在一定溫度下的定容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列敘述能說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____

a. v(N2)=3v(H2)

b. 容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化

c. 容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化

d. 容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化

3)合成氨反應(yīng)的生產(chǎn)條件選擇中,能用勒夏特列原理解釋的是________

①使用催化劑 ②高溫 ③高壓 ④及時(shí)將氨氣液化從體系中分離出來

A. ①③ B. ②③ C. ③④ D. ②④

(方法二)1998年,兩位希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的新思路:

4)采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了高溫(570)常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨,轉(zhuǎn)化率可達(dá)到78%,裝置如下圖:

鈀電極A是電解池的___(”),陽極反應(yīng)式為________

(方法三)最新的人工固氮研究報(bào)道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng),直接生成氨氣和氧氣:

已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=92 kJmol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) H=571.6 kJmol

5)寫出上述固氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式___________。

【答案】0.04 c d C H22e=2H+ 2N2(g)+6H2O(I)=4NH3(g)+3O2(g) H=+1530.8kJ/mol

【解析】

(1)根據(jù)計(jì)算用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率;

(2)根據(jù)平衡狀態(tài)標(biāo)志判斷;

(3)勒夏特列原理適合解釋平衡移動(dòng);

(4)原電池中氮?dú)庠谡龢O上得到電子發(fā)生還原反應(yīng),氫氣在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

(5)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算2N2(g)+6H2O(I)=4NH3(g)+3O2(g)的焓變;

(1)若將1molN2和3molH2放入1L的密閉容器中,5min后N2的濃度為0.8mol/L,0.04 mol/(L·min)

(2)a. 正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)比,反應(yīng)達(dá)到平衡,所以3v(N2)=v(H2)達(dá)到平衡,故不選a;

b. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在恒容容器中進(jìn)行,密度是恒量;容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化,不一定平衡,故不選b;

c. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)過程中氣體分子數(shù)是變量,若容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化,一定平衡,故選c;

d. 根據(jù) ,容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量是變量,若容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化,一定平衡,故選d。

(3)①催化劑不能使平衡移動(dòng),不能用勒夏特列原理解釋,故不選①; ②N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),不利于氨氣的生成,不能用勒夏特列原理解釋,故不選②; ③N2(g)+3H2(g)2NH3(g),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),利于氨氣的生成,能用勒夏特列原理解釋,故選③;④及時(shí)將氨氣液化從體系中分離出來,平衡正向移動(dòng),利于氨氣的生成,能用勒夏特列原理解釋,故選④;故C正確。

(4)根據(jù)圖示,B電極是氫氣失電子生成氫離子,所以B是陽極,A是陰極;陽極電極反應(yīng)式是H2-2e=2H+;

(5)①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92 kJ/mol

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-571.6 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律①×2-②×3得 2N2(g)+6H2O(I)=4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530.8kJ/mol

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A. 正極的電極反應(yīng)式為2H++2═H2

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【題目】在通風(fēng)櫥中進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)

步驟

現(xiàn)象

Fe表面產(chǎn)生大量

無色氣體,在液面

上方變紅棕色

Fe表面無明

顯變化

常溫下有無色氣泡,加熱后,Cu表面產(chǎn)生無色氣體,在液面上方變紅棕色

Cu表面產(chǎn)生紅

棕色氣體

請回答下列問題:

1)①中氣體由無色變?yōu)榧t棕色,紅棕色氣體是__________________(填分子式)。

2)②中的現(xiàn)象說明Fe發(fā)生了______現(xiàn)象,產(chǎn)生的原因是________________________。

3)對比①②中的現(xiàn)象,______(填不能)說明稀硝酸的氧化性強(qiáng)于濃硝酸。

4)對比③④中的現(xiàn)象,說明氧化性:稀硝酸______(填“>”“<”)濃硝酸。

5)③中在加熱時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________,此反應(yīng)中稀硝酸除表現(xiàn)出氧化性外,還表現(xiàn)出____________。

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【題目】下列敘述不正確的是(

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(3)寫出實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式_______________。

(4)如圖是實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置,請指出圖中錯(cuò)誤之處:______________。

(5)用如圖裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn),擠壓滴管的膠頭時(shí),現(xiàn)象_________。

(6)若實(shí)驗(yàn)室要收集一定量的氨氣應(yīng)用什么方法收集:____________。

(7)請寫出氨氣的催化氧化反應(yīng)方程式:_______________。

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