(15分)氮气和氢气合成氨是化学工业中极为重要的反应,其热化学方程式可表示为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)取1 mol N2(g)和3 molH2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量 92kJ(填“大于”、“等于”或“小于”),原因是
;若加入催化剂,ΔH (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)下列有关合成氨反应速率的叙述,不正确的是 (选填序号)。
a.升高温度可以增大活化分子百分数,加快反应速率
b.增大压强不能增大活化分子百分数,但可以加快反应速率
c.使用催化剂可以使反应物分子平均能量升高,加快反应速率
d.在质量一定的情况下,催化剂颗粒的表面积大小,对反应速率有显著影响
e.温度升高,其平衡常数数值变小
(3)已知:分别破坏1mol NN键、1mol H
H键需要吸收的能量为:946 kJ、436 kJ,则破坏1mol N
H键需要吸收的能量为 kJ。
(4)N2H4可视为:NH3分子中的H被-NH2取代的产物。
发射卫星用N2H4(g)为燃料,NO2为氧化剂生成N2和H2O(g)。
已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7 kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ/mol。
则:1mol N2H4完全反应的热化学方程式为 。
如下图所示,在容器A中装有20℃的水50 mL,容器B中装有1 mol/L的盐酸50 mL,试管C、D相连通,且其中装有红棕色NO2和无色N2O4的混合气体,并处于下列平衡:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-57 kJ/mol,
当向A中加入50 gNH4NO3晶体使之溶解;向B中加入2 g苛性钠时:
C中的气体颜色__________,D中的气体颜色__________(填“变浅”或“变深”)。
请简述原因。
(2)若25℃时,起始时仅有NO2气体,反应2NO2N2O4达到平衡时,c(NO2)=0.0125 mol/L,c(N2O4)=0.0321 mol/L,则NO2的起始浓度为__________,NO2的转化率为__________。
某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号 |
反应物 |
催化剂 |
① |
10mL2% H2O2溶液 |
无 |
② |
10mL5% H2O2溶液 |
无 |
③ |
10mL5% H2O2溶液 |
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 |
④ |
10mL5% H2O2溶液+少量HCl溶液 |
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 |
⑤ |
10mL5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 |
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 |
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是_____________________________________。
(2)实验①和②的目的是____________________________。实验时由于较长时间没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是____________________。
(3)写出实验③的化学反应方程式。
(4)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是______________________________________。
Ⅰ.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:其化学平衡常数K与温度t的关系如下:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t(℃) |
700 |
800 |
830 |
1000 |
1200 |
K |
0.6 |
0.9 |
1.0 |
1.7 |
2.6 |
请回答下列问题:
(1)该反应为反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)800℃,固定容器的密闭容器中,放入混合物,其始浓度为c(CO) =" 0.01" mol/L,c(H2O) =" 0.03" mol/L,c(CO2) =" 0.01" mol/L,c(H2) =" 0.05" mol/L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率 __ _(填“大”、“小”或“不能确定”)。
Ⅱ.超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
时间(s) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
c(NO) (mol/L) |
1.00×10-3 |
4.50×10-4 |
2.50×10-4 |
1.50×10-4 |
1.00×10-4 |
1.00×10-4 |
c(CO) (mol/L) |
3.60×10-3 |
3.05×10-3 |
2.85×10-3 |
2.75×10-3 |
2.70×10-3 |
2.70×10-3 |
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的△H0(填写“>”、“<”、“=”)。
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=。
(3)在该温度下,反应的平衡常数K=。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是。
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(5)若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则平衡移动(填“向左”“向右”或“不”);使用催化剂,上述反应的△H________(填“增大” “减小” 或“不改变”)。
铝是最常见的金属之一。
(1)浓硝酸、浓硫酸可贮存在铝制容器的原因是。
(2)纳米铝主要应用于火箭推进剂。工业上利用无水氯化铝与氢化铝锂(LiAlH4)在有机溶剂中反应制得纳米铝,化学方程式如下:3LiAlH4+AlCl3="4Al" + 3LiCl + 6H2↑
该反应的氧化剂为。
(3)氢化铝钠(NaAlH4)是一种重要的储氢材料,已知:
NaAlH4(s)=Na3AlH6 (s)+
Al (s) + H2(g)ΔH=+ 37 kJ·molˉ1
Na3AlH6(s)="3NaH(s)+" Al (s) + H2(g)ΔH=+ 70.5 kJ·molˉ1
则NaAlH4(s)=" NaH(s)" + Al (s) +H2(g)ΔH=。
(4)已知H2O2是一种弱酸,在强碱性溶液中主要以HO2-形式存在。目前研究比较热门的Al-H2O2燃料电池,其原理如右图所示,电池总反应如下:
2Al+3HO2-+3H2O =2[Al(OH) 4]-+OH-
①正极反应式为。
②与普通锌锰干电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,Al-H2O2燃料电池的理论放电量约为普通锌锰干电池的______倍。
③Al电极易被NaOH溶液化学腐蚀,这是该电池目前未能推广使用的原因之一。反应的离子方程式为。
常温下,向25 mL 0.1 mol/L MOH溶液中逐滴加入0.2 mol/L HA溶液,曲线如图所示(体积变化忽略不计)。回答下列问题:
(1)写出MOH在水溶液中的电离方程式
(2)MOH与HA恰好完全反应时,溶液呈_____性(填“酸”、“碱”或“中”),理由是(用离子方程式表示)_______;此时,混合溶液中由水电离出的c(H+)___ 0.2 mol/L HA溶液中由水电离出的c(H+)(填“>”“<”或“=”)。
(3)写出B点混合溶液中各离子浓度的大小关系__________;
(4)D点时,溶液中c(A-)+c(HA)________2 c(M+)(填“>”“<”或“=”);若此时测得混合溶液的pH = 3,则 c(HA) + c(H+) = __________mol/L(数字表达式,不必具体算出结果)