【題目】地球上的氮元素對(duì)動(dòng)植物有重要作用，其中氨的合成與應(yīng)用是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

（1）不同溫度下工業(yè)合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)的部分K值如下表。

溫度/℃

25

400

450

K

5×108

0.507

0.152

①工業(yè)合成氨反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=___。

②請結(jié)合平衡常數(shù)解釋，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)的理由___。

③從平衡視角考慮，工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500℃左右的高溫，解釋其原因___。

（2）科學(xué)家利用電解法在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)合成氨，工作時(shí)陰極區(qū)的微觀示意圖如圖，其中電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機(jī)溶劑。

①陰極區(qū)生成NH3的電極方程式為___。

②下列說法不正確的是___（填字母序號(hào)）。

a.三氟甲磺酸鋰的作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性

b.該裝置用金(Au)作催化劑目的是降低N2的鍵能

c.選擇性透過膜可允許N2和NH3通過，防止H2O進(jìn)入裝置

【答案】 隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)逆向?yàn)槲鼰岱磻?yīng) 從速率角度考慮，高溫更好；從催化劑角度考慮，500℃左右催化劑活性更高 N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O- b

【解析】

1）①化學(xué)平衡常數(shù)是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值；

②升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，由表格數(shù)據(jù)可知，升高溫度，合成氨反應(yīng)平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

③合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，但是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，而且在500℃左右催化劑活性最高，所以從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；

（2）①由陰極區(qū)的微觀示意圖可知，陰極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，C2H5OH轉(zhuǎn)化為C2H5O-離子，說明N2在C2H5OH作用下，在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3；

②a. 電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機(jī)溶劑，三氟甲磺酸鋰是離子化合物，能提供離子；

b.催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，不能降低反應(yīng)物的鍵能；

c.由圖可知，水在選擇性透過膜的上方。

（1）①化學(xué)平衡常數(shù)是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，則工業(yè)合成氨反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，故答案為：；

②升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，由表格數(shù)據(jù)可知，升高溫度，合成氨反應(yīng)平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)逆向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)；

③合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，但是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，而且在500℃左右催化劑活性最高，所以從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適，故答案為：從速率角度考慮，高溫更好；從催化劑角度考慮，500℃左右催化劑活性更高；

（2）①由陰極區(qū)的微觀示意圖可知，陰極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，C2H5OH轉(zhuǎn)化為C2H5O-離子，說明N2在C2H5OH作用下，在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，電極反應(yīng)式為N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O-，故答案為：N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O-；

②a. 電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機(jī)溶劑，三氟甲磺酸鋰是離子化合物，能提供離子，增強(qiáng)電解液的導(dǎo)電性，故a正確；

b.催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，不能降低反應(yīng)物的鍵能，該裝置用金(Au)作催化劑目的是降低N2的活化能， 故b錯(cuò)誤；

c.由圖可知，水在選擇性透過膜的上方，說明選擇性透過膜可允許N2和NH3通過，防止H2O進(jìn)入裝置，故c正確；

故答案為：b。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知煤炭的燃燒熱為393.15kJ·mol－1，氫氣的燃燒熱為242kJ·mol－1，一氧化碳的燃燒熱為283 kJ·mol－1。某同學(xué)發(fā)現(xiàn)在灼熱的煤炭上灑少量水，煤爐中會(huì)產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，煤炭燃燒得更旺，因此該同學(xué)得出結(jié)論：煤炭燃燒時(shí)加少量水，可使煤炭在燃燒時(shí)放出更多的熱量。下列有關(guān)說法正確的是（ ）

A.表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1

B.表示CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol－1

C.“煤炭燃燒得更旺”是因?yàn)樯倭抗腆w碳轉(zhuǎn)化成了可燃性氣體

D.因242kJ·mol－1＋283kJ·mol－1>393.15kJ·mol－1，故該同學(xué)的結(jié)論是對(duì)的

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】某化學(xué)興趣小組擬用下圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色。提供化學(xué)藥品：鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液。

(1)稀硫酸應(yīng)放在_________中(填寫儀器名稱)．

(2)本實(shí)驗(yàn)通過控制A、B、C三個(gè)開關(guān)，將儀器中的空氣排盡后，再關(guān)閉開關(guān)______、打開開關(guān)_________就可觀察到氫氧化亞鐵的顏色。試分析實(shí)驗(yàn)開始時(shí)排盡裝置中空氣的理由____________。

(3)該實(shí)驗(yàn)使用鐵粉，除反應(yīng)速率可能太快外，還可能會(huì)造成的不良后果是_______________。

(4)在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固體可制備摩爾鹽硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](該晶體比一般亞鐵鹽穩(wěn)定 ，不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇)，用如圖所示的裝置抽濾，與普通漏斗過濾相比，抽濾的優(yōu)點(diǎn)是_____________________________。

①為洗滌(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O粗產(chǎn)品，下列方法中最合適的是____。

A．用冷水洗

B．先用冷水洗，后用無水乙醇洗

C．用30%的乙醇溶液洗

D．用90%的乙醇溶液洗

②測定摩爾鹽中鐵的含量。稱取ag產(chǎn)品于錐形瓶中，溶解后加稀硫酸酸化，用c mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_______________。到達(dá)終點(diǎn)消耗KMnO4的體積為VmL，則該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為_______________________(用字母a，c，V 表示)。

③實(shí)驗(yàn)室可用______( 填試劑名稱)檢驗(yàn)Fe2+存在，出現(xiàn)特征藍(lán)色沉淀的離子方程式為_________________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】利用下圖所示裝置可以模擬鐵的電化學(xué)腐蝕。下列說法中，正確的是

A. 若X為碳棒，開關(guān)K置于M處可以減緩鐵的腐蝕

B. 若X為銅棒，開關(guān)K置于N處可以加快鐵的腐蝕

C. 若X為碳棒，開關(guān)K置于M處，則為犧牲陽極的陰極保護(hù)法

D. 若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，則為外加電流的陰極保護(hù)法

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知銅在常溫下能被稀硝酸溶解,其反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

(1)氧化劑是_______,發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是__________,被氧化的元素是_______,還原產(chǎn)物是___________.

(2)生成1molNO轉(zhuǎn)移電子_____mol

(3)用單線橋法表示反應(yīng)電子得失的方向和數(shù)目:_____________

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)，下列說法中正確的是（ ）

A.54g H2O中含有3NA個(gè)氫原子

B.1mol Na2SO4溶于水中，所得溶液中Na+個(gè)數(shù)為NA

C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，NA個(gè)H2O分子所占的體積約為22.4L

D.1mol CO2和NO2的混合物中含的氧原子數(shù)為2NA

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】CR-39樹脂是應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)普通樹脂鏡片的材料。用乙烯合成CR-39樹脂單體的過程如圖：

已知：RCOOR’+R”O(jiān)HRCOOR”+R’OH(R、R’、R”代表烴基)

（1）乙烯的電子式為___。

（2）A轉(zhuǎn)化為B的反應(yīng)類型是____。

（3）D為五元環(huán)狀化合物且分子中只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子。D與CH3OH反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

（4）E的一種同分異構(gòu)體G，其分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子個(gè)數(shù)比是3∶1∶1∶1，且能與NaHCO3反應(yīng)。

①G與NaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)的離子方程式是____。

②G在一定條件下縮聚生成高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式是___。

（5）下列有關(guān)C和F的敘述正確的是（填寫序號(hào)）___。

a.C能與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)

b.C的同分異構(gòu)體能發(fā)生銀鏡反應(yīng)

c.F分子中含有三種官能團(tuán)

d.1molF最多能與2molNaOH反應(yīng)

（6）CR-39單體的結(jié)構(gòu)簡式是：___。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大。X、Y兩元素最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)之和均為0；Q與X同主族；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素。請回答下列問題：

I.（1）Y在元素周期表中的位置為________________。

（2）五種元素原子半徑由大到小的順序是（寫元素符號(hào)）____________________。

（3）X、Z兩元素能形成兩種化合物的電子式分別為______________和________。

Ⅱ.生活中Q的氯化物是重要的調(diào)味品。隨著對(duì)飲食健康的重視，出現(xiàn)了各種特種類型。

（1）常說“飲食過咸會(huì)傷骨”，下列物質(zhì)中可以作為補(bǔ)鈣藥品主要成分的是__（填標(biāo)號(hào)）。

A．CaCO3 B．CaO C．Ca(OH)2 D．Ca

（2）調(diào)味品中Q的含量降低，替而代之氯化鉀和硫酸鎂，可防治高血壓和心血管病，往其溶液中滴入氨水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________。

（3）調(diào)味品中也可加入硒元素，硒是人體微量元素中的“抗癌之王”，寫出證明硒元素非金屬性比硫元素弱的一個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)：__________________________。

（4）調(diào)味品中加入碘酸鉀可防治碘缺乏癥，其中的碘酸鉀(KIO3)在酸性溶液中可氧化亞硫酸鈉，生成物能使淀粉變藍(lán)，1mol KIO3被還原時(shí)，轉(zhuǎn)移電子________mol，寫出主要生成物的化學(xué)式_________________________________________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】請回答下列問題：

（1）取有機(jī)物A 3.0 g，完全燃燒后生成3.6 g水和3.36 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。已知該有機(jī)物的蒸氣對(duì)氫氣的相對(duì)密度為30，則該有機(jī)物的分子式是___________。若該物質(zhì)能與Na反應(yīng)，則其所有可能的結(jié)構(gòu)名稱分別是_______________________，其中有一種結(jié)構(gòu)能發(fā)生催化氧化并生成丙醛（CH3CH2CHO），請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________。

（2）鏈烴A有支鏈且只有一個(gè)官能團(tuán)，其相對(duì)分子質(zhì)量68，則A的結(jié)構(gòu)簡式是___________________，名稱是_________________________。

（3）某有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)為：，該分子中最多可以有______個(gè)原子共平面。

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