2012年8月24日,武汉市一家有色金属制造厂发生氨气泄露事故。已知在一定温度下,合成氨工业原料气H2制备涉及下面的两个反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。
(1)判断反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到化学平衡状态的依据是_____ ___。
A.容器内压强不变
B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(2)在2 L定容密闭容器中通入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),发生反应:3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),ΔH<0,测得压强-时间图像如图甲,测得p2=0.6p1,此时温度与起始温度相同,在达到平衡前某一时刻(t1)若仅改变一种条件,得到如乙图像。
①若图中c=1.6 mol,则改变的条件是________(填字母);
②若图中c<1.6 mol,则改变的条件是_ __(填字母);此时该反应的平衡常数_____(填“增大”、“减小”、“不变”)
A.升温 B.降温 C.加压 D.减压 E.加催化剂
(3)如图甲,平衡时氢气的转化率为________。
(4)工业上可利用如下反应:H2O (g)+CH4 (g) CO(g)+3H2(g)制备CO和H2。在一定条件下1 L的密闭容器中充入0.3 mol H2O和0.2 mol CH4,测得H2(g)和CH4(g)的物质的量浓度随时间变化曲线如下图所示:0~4 s内,用H2 (g)表示的反应速率为____________,用CO(g)表示的反应速率为__________。
(原创) 酸、碱、盐均属于电解质,它们的水溶液中存在各种平衡。
(1) 氨水是中学常见碱
① 下列事实可证明氨水是弱碱的是 (填字母序号)。
A.氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁
B.常温下,0. 1 mol·L-1氨水pH为11
C.铵盐受热易分解
D.常温下,0. 1mol·L-1氯化铵溶液的pH为5
② 下列方法中,可以使氨水电离程度增大的是 (填字母序号)。
A.通入氨气 B.加入少量氯化铁固体
C.加水稀释 D.加入少量氯化铵固体
(2)盐酸和醋酸是中学常见酸
用0.1 mol·L-1NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。
① 滴定醋酸的曲线是 (填“I”或“II”)。
② 滴定开始前,三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是 。
③V1和V2的关系:V1 V2(填“>”、“=”或“<”)。
④ M点对应的溶液中,各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是
(3)为了研究难溶盐的沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学设计如下实验。
步骤1:向2 mL 0.005 mol·L-1AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol·L-1 KSCN溶液,静置。 |
出现白色沉淀。 |
步骤2:取1 mL上层清液于试管中,滴加1滴2 mol·L-1Fe(NO3)3溶液。 |
溶液变为红色。 |
步骤3:向步骤2的溶液中,继续加入5滴 3 mol·L-1 AgNO3溶液。 |
现象a ,溶液红色变浅。 |
步骤4:向步骤1余下的浊液中加入5滴 3 mol·L-1 KI溶液。 |
出现黄色沉淀。 |
已知:ⅠAgSCN是白色沉淀。
Ⅱ相同温度下,Ksp(AgI)= 8.3×10‾17,Ksp (AgSCN )= 1.0×10‾12 。
① 步骤3中现象a是 。
② 用沉淀溶解平衡原理解释步骤4的实验现象 。
③向50 mL 0.005 mol•L‾1的AgNO3溶液中加入150 mL0.005 mol•L‾1的 KSCN溶液,混合后溶液中Ag+的浓度约为 mol•L‾1。(忽略溶液体积变化)
大气污染越来越成为人们关注的问题,烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放。
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)==="2NO(g)" ΔH=+180 kJ·mol-1
CH4可用于脱硝,其热化学方程式为:CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2N2(g)+2H2O(1),ΔH=________。
(2)C2H4也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对NO去除率的影响,控制其它条件一定,实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度和Cu2+负载量分别是___________________________。
(3)臭氧也可用于烟气脱硝。
①O3氧化NO 结合水洗可产生HNO3和O2,该反应的化学方程式为______________。
②一种臭氧发生装置原理如图2所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为___________。
(4)如图3是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为________(填化学式)和H2O。
②当消耗2molNH3和0.5molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为_____________。
(5)NO直接催化分解(生成N2与O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 ℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图4所示。写出Y和Z的化学式: _____________________________。
(1)人们常用催化剂来选择反应进行的方向,左图所示为一定条件下1molCH3OH与O2发生反应时,生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去].
①写出1moLHCHO与O2发生反应时生成CO和H2O(g)的热化学方程式_______________;
②CH3OH与O2在有催化剂作用下反应,产物中HCHO比率大大提高的原因是_______________;
(2)①一定温度下,将N2H4与NO2以体积比为1:1置于10L定容容器中发生反应2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l)△H<0,下列能说明反应达到平衡状态的是_______;
A.混合气体密度保持不变 B.2v正(NO2)=3v逆(N2)
C.N2H4与NO2体积比保持不变 D.体系压强保持不变
②在某温度下,10L密闭容器中发生上述反应,容器内部分物质的物质的量变化如下表:
物质的量/mol 时间 |
n(N2H4) |
n(NO2) |
n(N2) |
起始 |
2.0 |
3.0 |
0 |
第2min |
1.5 |
a |
0.75 |
第4min |
1.2 |
b |
1.2 |
第6min |
1.0 |
c |
1.5 |
第7min |
1.0 |
c |
1.5 |
ⅰ前2min内NO2的平均反应速率为_____________(保留2位有效数字,下同)该温度下反应的平衡常数K=___________________。
ⅱ关于上述反应,下列叙述不正确的是_____________。
A.达到平衡时,移走部分N2,平衡将向右移动,正反应速率加快
B.缩小容器的体积,平衡向右移动,c(N2H4)将变大
C.在相同条件下,若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍,使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍,应选用乙催化剂
D.若保持平衡时的温度和压强不变,再向容器中充入He,则此时v(逆) >v(正)
ⅲ.请画出该反应中n(NO2)随时间变化曲线,并画出在第7min分别升温、加压、加催化剂的情况下n(NO2)随时间变化示意图如图(在图上注明变化的条件)。
硝酸是一种重要的化工原料,工业上一般以氨气为原料来制备硝酸。请回答:
(1)氨气催化氧化的化学方程式为______________________。
(2)氨气若在纯氧中燃烧,则发生反应为4NH3+3O22N2+6H2O,科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极是________(填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为______________________。
(3)纳米级Cu2O具有优良的催化性能,制取Cu2O的方法有:
①加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2制备纳米级Cu2O,同时放出N2.该制法的化学方程式为______________________。
②用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O,反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑,如图所示.该电解池的阳极反应式为______________________。
氨气是一种重要的化工产品,是生产铵盐、尿素等的原料.工业合成氨的反应如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol。
(1)实验室中常用来制备氨气的化学方程式为 。
(2)已知H2(g)的燃烧热为285.8kJ•mol-1,写出NH3(g)在纯氧中燃烧生成无毒、无害物质的热化学方程式 _。
(3)25℃时,将a mol (NH4)2SO4溶于水,向该溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________________(填“正向”、“不”或“逆向”)移动,所滴加稀氨水的物质的量浓度为_____________mol•L-1(25℃时,NH3•H2O的电离平衡常数Kb≈2×10-5)。
(4)工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2 ]:CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H<0,t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10mol CO2和0.40mol NH3,70min开始达到平衡。反应中CO2(g)的物质的量随时间变化如下表所示:
时间/min |
0 |
30 |
70 |
80 |
100 |
n(CO2)/mol |
0.10 |
0.060 |
0.040 |
0.040 |
0.040 |
①20min时v正(CO2)_________80min时v逆(H2O)(填“>”、“=”或“<”)。在t℃时,该反应的平衡常数K= 。
②在100min时,保持其它条件不变,再向容器中充入0.050mol CO2和0.20mol NH3,重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将_________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
③根据表中数据在图甲中绘制出在t℃下NH3的转化率随时间变化的图象;保持其它条件不变,则(t+10)℃下正确的图象可能是 (填图甲中的“A”或“B”)。
④图乙所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为______ ,若两极共收集到气体22.4L(标况),则消耗的尿素为______g(忽略气体的溶解)。