(14分)氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
(1)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应:
①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) △H1
②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H2
则反应 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H= 。(请用含有△H1、△H2的式子表示)
(2)合成氨实验中,在体积为3 L的恒容密闭容器中,投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨,平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示:
温度(K) |
平衡时NH3的物质的量(mol) |
T1 |
2.4 |
T2 |
2.0 |
已知:破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。
①则T1 T2(填“>”、“<”或“=”)
②在T2 K下,经过10min达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均速率v(H2)= ,平衡时N2的转化率α(N2)= 。
③下列图像分别代表焓变(△H)、混合气体平均相对分子质量()、N2体积分数φ(N2)和气体密度(ρ)与反应时间的关系,其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。
(3)某N2H4(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。
①M区发生的电极反应式为 。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极),设饱和氯化钾溶液体积为500mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),若该燃料电池的能量利用率为80%,则需消耗N2H4的质量为 g(假设溶液电解前后体积不变)。
(本题14分)a、b、c是原子序数依次增大的三种常见短周期元素.由a、b、c三元素组成的化合物甲的用途如图所示。a、b、c三元素之间两两化合可生成化合物乙、丙、丁、戊4种。化合物甲、乙、丙、丁、戊之间也能相互反应。已知乙、戊分别是由a、b两元素按原子个数1∶1和2∶1组成的化合物。若a、b、c三元素形成的单质(仍用a、b、c表示)和由它们组成的化合物之间的反应关系如下(未配平)
①b+c→丁②a+c→丙③乙+丁→甲④丙+丁→c+戊
试解答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:甲:丙:丁:
(2)写出反应③的化学方程式::
(3)戊的结构式是;实验测得化合物乙和化合物戊能以任意比相溶,根据“相似相溶”的经验规律可推测化合物乙是分子(填“极性”或“非极性”)。
(4)阅读甲的用途图,回答下列问题:
①实验室用甲作干燥剂,这是利用甲的性;甲在制TNT炸药的反应中的主要作用是。
以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略):
Ⅰ.从废液中提纯并结晶出绿矾晶体(
)。
Ⅱ.将配制成溶液。
Ⅲ.溶液与稍过量的
溶液混合,得到含
的浊液,同时有
气体放出。
Ⅳ.将浊液过滤,用热水洗涤沉淀,干燥后得到
固体。
V.煅烧,得到
固体。
(1)Ⅰ中,加足量的铁屑除去废液中的,该反应的离子方程式是。
(2)Ⅱ中,需加一定量的稀硫酸。运用化学平衡原理,结合化学用语简述硫酸的作用?
(3)Ⅲ中,生成的离子方程式是。
(4)Ⅳ中,通过检验来判断沉淀是否洗涤干净。请写出检验方案(操作、现象和结论)
(5)已知煅烧的化学方程式是
,现煅烧464.0
的
,得到316.8
埏产品。若该产品中杂质只有
,则产品中
的质量是
.
下图表示几种中学常见物质之间的相互转化关系(图中部分条件或产物已省略),其中B为黑色的非金属固体单质,D可使品红溶液褪色,E在通常状况下是无色无味的液体,G是淡黄色的固体化合物,H是黑色晶体。
请回答下列问题:
(1)单质F的组成元素在周期表中的位置是(指明周期和族),G的电子式为,化合物Ⅰ的俗名。
(2)金属Al和H的混合物俗称,引发该反应的操作是。
(3)镁条能在气体C中燃烧得到两种固体,其化学式分别是、;
(4)写出上图中下列反应的化学方程式:
①;
③;
(5)向上图中的反应⑤得到的M、N混合液中通入气体,溶液变浑浊,酸性增强。请写出该过程发生反应的离子方程式:。
某同学将一废旧电解单元槽改装成如图装置,其中间的膜可以自由更换。
(1)若K处于打开状态,膜为半透膜,Ⅰ室内加入KI淀粉溶液,Ⅱ室内加入等体积的含有稀硫酸的双氧水,一段时间后可观察到的现象是(填字母序号)
A.Ⅰ室内溶液变蓝 |
B.Ⅱ室内溶液变蓝 |
C.Ⅰ、Ⅱ室内溶液都变蓝 |
D.Ⅰ、Ⅱ室内溶液都不变蓝 |
(2)若膜为阳离子交换膜(只允许阳离子自由通过且不易堵塞),Ⅰ室内加入溶液,Ⅱ室内加入等体积NaCl溶液。K闭合后,开始一段时间内,Ⅰ室电极上的电极反应式为,Ⅱ室电极上的电极反应式为。
(3)若K处于打开状态,膜为阴离子交换膜(只允许阴离子自由通过且不易堵塞),Ⅰ室内加入0.1mol/L溶液,Ⅱ室内加入0.1mol/L NaOH溶液,装置内发生反应的离子方程式为。一段时间后,关闭K,则装置中Ⅰ室内产生的气体为(填化学式),Ⅱ室内产生的气体为(填化学式)。
工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(1)图1是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=。
(2)图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线(填“a”或“b”)表示不使用催化剂时反应的能量变化,不使用催化剂时该反应的逆反应的活化能为。
(3)该反应平衡常数K的表达式为,温度升高,平衡常数K(填“增大”、“不变”或“减小”)
(4)恒容条件下,下列措施中能使增大的有。
A.升高温度 | B.充入He气 |
C.再充入1molCO和2molH2 | D.使用催化剂 |