(共14分)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2 molN2;的和0.6 molH2的,在一定条件下发生反应:,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2 mol。则前5分钟的平均反应速率v( N2)=____。
(2)平衡后,若要提高H2的转化率,可以采取的措施有______。
A.加了催化剂 B.增大容器体积
C.降低反应体系的温度 D.加入一定量氮气
(3)若在0.5 L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
请完成下列问题:
①试比较 、
的大小,
____
(填“<”、“>”或“=”):
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____(填序号字母)
A.容器内 N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1:3:2
B.
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
③400℃时,反应的化学平衡常数为____。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3 mol、2 mol和1 mol时,则该反应的
(填“<”、“>”或“=”)。
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论,联系合成氨的生产实际,你认为下列说法不正确的是____。
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
B.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益
X、Y、Z、W是元素周期表前四周期常见的四种元素,原子序数依次增大。X的单质既有σ键乂有π键,且X的第一电离能比其相邻元素都大,Y的电负性比X的小,其基态原子最外层的p电子是该层s电子的两倍,Z是前36号元素中原子半径最大的主族元素,W的一种核素的质量数是56,中子数是30。
(1) Y位于元素周期表第_______周期第_______族,W2+的核外电子排布式是______。
(2) X的氧化物XO2与H2O比较,熔点较高的是_______ (填化学式),Z的氢化物属于晶体,Z2O2的化学键类型是_______(填编号)
A.离子键 | B.极性共价键 | C.非极性共价键 | D.金属键 |
(3)加热条件下,Y的单质与足量的X的最高价氧化物的水化物的浓溶液反应,生成Y的最髙价含氧酸,写出此反应的化学方程式_______.
(4)在250C,101kPa下,W的单质在氧气中燃烧后恢复至原温度和压强,平均每转移1mol电子放出QkJ的热量,则W单质燃烧的热化学方程式是_______。
化合物F的合成路线如下图所示。
(1)写出反应类型:反应②;反应④。
(2)写出结构简式:B;E。
(3)在D转化为E的过程中可能生成了一种高分子化合物G,写D→G反应的化学方程式:。
(4)以下是由CH3CH=CHCOOH制备CH3CH=C(COOH)2的合成路线。
①写出Ⅲ的结构简式:;
②写出反应⑥的化学方程式:。
有机物A(C11H12O2)可用来调配果味香精,其合成路线如下:
已知:①两个醛分子间能发生如下反应:
②C的分子式为C7H8O,能与钠反应,不与碱反应,也不能使Br2的CCl4溶液褪色。
(1)上述合成过程中,有机物没有涉及的反应类型有:(填写序号)。
a.酯化反应 b.加成反应 c.消去反应 d.氧化反应 e.还原反应
(2)写出结构简式。C:; A:。
(3)H生成G的化学方程式:。
(4)F的同分异构体有多种,写出既能发生银镜反应又能发生水解反应,且苯环上只有一个取代基的所
有同分异构体的结构简式。
如图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:,它所对应反应的化学方程式是
_________________________________。
(2)合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)+90.8kJ,t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中开始只加入CO、H2,反应l0min后测得各组分的浓度如下:
物质 |
H2 |
CO |
CH3OH |
浓度(mol/L) |
0.2 |
0.1 |
0.4 |
①该时间段内反应速率v(H2)=
②比较此时正、逆反应速率的大小:v正v逆(填“>”、“<”或“=”)
③反应达到平衡后,保持其它条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡向(填“逆向”、“正向”或“不”)移动,平衡常数K(填“增大”、“减小” 或“不变”)。
(3)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) -180.8 kJ,工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是。
反应 |
大气固氮 |
工业固氮 |
||||
温度/℃ |
27 |
2000 |
25 |
350 |
400 |
450 |
K |
3.84×10-31 |
0.1 |
5×108 |
1.847 |
0.507 |
0.152 |
A.常温下,大气固氮很难进行,而工业固氮却能非常容易进行
B.模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C.工业固氮时温度越低,氮气与氢气反应越完全
D.K越大说明合成氨反应的速率越大
高锰酸钾可用于除去地下水的硫化氢异味的原理是生成的硫和二氧化锰等沉淀物可过滤除去。水体呈弱酸性时,高锰酸钾的还原产物是MnO和MnO2,且MnO和MnO2的物质的量比为3:1。
(1)写出并配平上述化学方程式,标出电子转移方向与数目。
KMnO4 + H2S +H2SO4 →
在处理饮用水时,活性炭应在高锰酸钾反应结束后投加,否则会发生反应:
KMnO4 + C +H2O →MnO2 + X +K2CO3(未配平)
(2)X的化学式为__________。
(3) 1mol氧化剂被______(填“氧化”或“还原”)时,生成_____mol氧化产物