(7分) 科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
⑴目前合成氨的技术原理为:
该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是: 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下达到平衡,测得N2为0.1 mol,H2为0.3 mol,NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为 。
③欲提高②容器中H2的转化率,下列措施可行的是 。
A.向容器中按原比例再充入原料气 | B.向容器中再充入惰性气体 |
C.改变反应的催化剂 | D.液化生成物分离出氨 |
⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传导H+),从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为 。
⑶根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生下列反应:
进一步研究NH3生成量与温度关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下:
T/K |
303 |
313 |
323 |
NH3生成量/(10-6mol) |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
①合成反应的a_ 0。(填“大于”、“小于”或“等于”)
②已知
则
在标准状况下4.48L CH4和CO2混合气体的质量为6.0g,则混合气体平均摩尔质量为 g/mol,相对于氢气的密度为 ;CH4和CO2的质量比为 .
O2和O3是氧元素的两种单质,根据其化学式完成下列各题:
①等质量的O2和O3所含分子个数比为________,原子个数比为________,分子的物质的量之比为________。
②等温等压下,等体积的O2和O3所含分子个数比为________,原子个数比为________,质量比为________。
在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
n(NO)(mol) |
0.020 |
0.01. |
0.008 |
0.007 |
0.007 |
0.007 |
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K= 。
已知:>
,则该反应是 热反应。
(2)图中表示NO2的变化的曲线是 。
用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
a.及时分离除NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
(一) A和B反应生成C,假定反应由A、B开始,它们的起始浓度均为1mol/l。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/l, B的浓度为0.6mol/l, C的浓度为0.6mol/l。则2min内反应的平均速率为v(A)= ,v (B) = ,v(C)= 。该反应的化学反应方程式为: 。
(二) 比较下列各组热化学方程式中的ΔH的大小关系。
(1)已知1 mol白磷转化成红磷,放出18.39 kJ的热量,又知:①P4 (白,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH1,
②4P(红,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH2。
则ΔH1和ΔH2的关系:ΔH1 ΔH2
(2)③ S(g)+O2(g)==SO2(g) △H1
④S(s)+O2(g)==SO2(g) △H2 ΔH1 ΔH2
(3)已知:高温下,在密闭容器中用H2还原WO2可得到金属钨。当温度过高时,WO2(s)会转变为WO2 (g)。请根据以下反应:
⑤WO2 (s) + 2H2 (g) W (s) + 2H2O (g) ΔH = +66.0 kJ· mol-1
⑥WO2 (g) + 2H2W (s) + 2H2O (g) ΔH = -137.9 kJ· mol-1
计算出WO2 (s) WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。(1)科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:
晶体 |
NaCl |
KCl |
CaO |
晶格能/(kJ·mol-1) |
786 |
715 |
3401 |
四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是 ,Na、Mg、Al第一电离能I1从小到大的排列顺序是 。(2)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①实验证明,用蒸汽密度法测得的H2O的相对分子质量比用化学式计算出来的相对分子质量要大,其原因是 。②SO42-中S原子的杂化类型是 ,与其互为等电子体的分子有 (任写一种)
③Cu2+还能与NH3、Cl-等形成配位数为4的配合物,[Cu(NH3)4]2+中存在的化学键类型有 (填序号)。
A.配位键 B.离子键 C.极性共价键D.非极性共价键④写出基态Cu原子的外围电子排布式 ;
金属铜采用面心立方堆积方式,已知Cu原子的半径为r pm,相对原子质量为M,NA表示阿伏加德罗常数,则金属铜的密度是 g/cm3(列出计算式)。