【化学—选修3:物质结构与性质】中学化学常见元素氮、磷、钾与氢、氧、卤素等能形成多种化合物。回答下列问题:
(1)氮、磷、钾三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(2)叠氮酸(HN3)是一种弱酸,可电离出H+和N3一。
①N3一的立体构型是 形:与N3一互为等电子体的一种分子是 (填分子式)。
②叠氮化物能与Co 3十形成,该配合物中心离子的配位数为 ;
基态钻原子的价层电子排布式为
(3)磷能形成多种含氧酸,某资料认为次磷酸的结构如图。按此结构,P原子采用的杂化方式为 ,次磷酸分子中键与
键数目之比为 ,次磷酸属于 酸(填“强”或“弱,’),lmol次磷酸最多能与 mo1NaOH发生中和反应。
(4)己知钾的一种化合物KIC12受热可分解,倾向于生成晶格能更大的物质。则下列化学反应更易发生的是
(5)钾在氧气中燃烧时得到多种氧化物,其中一种是面心立方结构,晶胞结构如下图所示。若该氧化物的密度是,则晶胞中最近的两个钾离子间的距离为 pm(只要求列算式,不必计算出数值,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH2=+131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)=H2O(g)+CO2(g),ΔH=____ ___kJ/mol。
(2)在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“=”或“<”,下同);由图判断ΔH _____0。
③某温度下,将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,则CO的转化率= ,此温度下的平衡常数K= (保留二位有效数字)。
(3)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,用煤炭气(CO、H2)作负极反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,催化剂镍作电极,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。负极的电极反应式为:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O;则该电池的正极反应式为 。
【改编】氨气在科研、生产中有广泛应用。
(1)在三个1L的恒容密闭容器中,分别加入0.1mol N2和0.3mol H2发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1<0,实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c(N2)随时间(t)的变化如图所示(T表示温度)。
①实验Ⅲ在前10分钟内NH3平均反应速率v(NH3)= ;
②与实验Ⅱ相比,实验Ⅲ采用的实验条件可能为 。
③K(T1)___K(T2)(填“>”、“=”或“<”)。
④下图表示随条件改变,平衡体系中氨气体积分数的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是(填序号,下同)__________,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是___________。
(2)常温下NH3•H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5 mol·L-1,则反应NH4+(aq)+H2O(l)NH3•H2O(aq)+H+(aq)的化学平衡常数Kh= (保留三位有效数字)。
(3)工业上用NH3消除NO污染。在一定条件下,已知每还原1molNO,放出热量120kJ,请完成下列热化学方程式:NO(g)+NH3(g)=N2(g)+ (g) ΔH2= 。
(16分)汽车尾气中CO、NOx 以及燃煤废弃中的SO2都是大气污染物,对它们的治理具有重要意义。吸收SO2和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):
(1)装置Ⅰ中,NaOH溶液吸收SO2也可生成Na2SO3和NaHSO3的混合溶液
①写出NaOH溶液吸收SO2生成等物质的量的Na2SO3和NaHSO3混合溶液时总反应的离子方程式 。
②已知混合液pH随:n(
)变化关系如下表:
![]() |
91:9 |
1:1 |
9:91 |
![]() |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
当混合液中时,c(Na+) c(HSO3-)+ 2c(SO32-)(填“>”“=”或“<”)
(2)装置Ⅱ中,酸性条件下,NO被Ce4+ 氧化的产物主要是NO3- 、NO2- ,写出只生成NO2-的离子方程式 ;
(3)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。
①生成的Ce4+从电解槽的 (填字母序号)口流出;
②生成S2O42 - 的电极反应式为 ;
(4)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO2- 的浓度为a g·L- 1 ,要使1m3该溶液中的NO2- 完全转化为NO3-,至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2 L。(用含a代数式表示)
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________。(多选、漏选、错选均不得分)
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____________。(填字母)(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(2)题中图甲,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右图所示:0~4 s内,用CO(g)表示的反应速率为____________。
(14分)尿素是蛋白质代谢的产物,也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下:
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(1)在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素,恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。
A点的正反应速率v正(CO2)_______B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“>”、“<”或“=”);
氨气的平衡转化率为________________________。
(2)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡:2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)
将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表:
温度(℃) |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
30.0 |
35.0 |
平衡气体总浓度 (10-3mol/L) |
2.4 |
3.4 |
4.8 |
6.8 |
9.4 |
①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是。
A.∆H<0, ∆S<0B.∆H>0, ∆S<0
C.∆H>0, ∆S>0D.∆H<0, ∆S>0
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________
A.分离出少量的氨基甲酸铵,反应物的转化率将增大
B.平衡时降低体系温度,CO2的体积分数下降
C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率
D.加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率
③氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵,酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1 L0.1 mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下,忽略溶液体积变化),共用去0.052 mol氨基甲酸铵,此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH4+)=;
NH4+水解平衡常数值为。
(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池,尿液也能发电!用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示,写出该电池的负极反应式:。