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,工业上合成氨反应通常用铁触媒作催化剂,反应方程式为:N2+3H22NH3 △H<0。
(1)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1,拆开1mol H-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、、946kJ,则拆开1molN-H键需要的能量是__________。
(2)合成氨反应达到平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)。
A.c(H2)减小 |
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 |
C.NH3的物质的量增加 |
D.平衡常数K增大 |
E.平衡向正方向移动
(3) 如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入1molN2和3molH2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中H2的转化率随时间变化的图像如图3所示,请在图3中画出乙容器中H2的转化率随时间变化的图像。
(4)若反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在一容积固定不变的容器内进行,并维持反应过程中温度不变。若平衡从正向建立,且起始时N2与H2的物质的量分别为amol、bmol,当a:b=______时,达到平衡后NH3的体积分数最大。
甲醇是重要的化工原料,在工业生产上的应用十分广泛。
(1)利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后可将H2与CO2转化为甲醇。
已知:光催化制氢:2H2O(l)==2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.5 kJ/mol
H2与CO2耦合反应:3H2(g)+CO2(g)==CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-137.8 kJ/mol
则反应:2H2O(l)+CO2(g) ="=" CH3OH(l)+3/2O2(g)的ΔH= kJ/mol
你认为该方法需要解决的技术问题有 。
a. 开发高效光催化剂
b. 将光催化制取的H2从反应体系中有效分离,并与CO2耦合催化转化
c. 二氧化碳及水资源的来源供应
(2)工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下(有关数据均为在298 K时测定):
反应I:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+92.09kJ/mol,K1=3.92×10-11。
反应II:CH3OH(g)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g) ΔH2=-149.73 kJ/mol,K2=4.35×1029。
①从原子利用率看,反应(填“I”或“II”。下同)制甲醛的原子利用率更高 。从反应的焓变和平衡常数K值看,反应 制甲醛更有利。(原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。)
②右图是甲醇制甲醛有关反应的lgK(平衡常数的对数值)随温度T的变化。图中曲线(1)表示 (填“I”或“II”)的反应 。
(3)污水中的含氮化合物,通常先用生物膜脱氮工艺进行处理,在硝化细菌的作用下将NH4+氧化为
NO3-(2NH4++3O2=2HNO2+2H2O +2H+;2HNO2 +O2=2HNO3)。然后加入甲醇,甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中,1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为 g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式:
(4)某溶液中发生反应:A2B+C,A的反应速率v(A)与时间t的图象如图所示。若溶液的体积为2L,且起始时只加入A物质,下列说法错误的是
A.图中阴影部分的面积表示0~2min内A的物质的量浓度的减小值
B.反应开始的前2min,A的平均反应速率小于0.375mol・L-1・min-1
C.至2min时,A的物质的量减小值介于0.5mol至1mol之间
D.至2min时,B的物质的量浓度c(B)介于1~1.5mol・L-1之间
工业上冶炼冰铜(mCu2O·nFeS)可得到粗铜,在空气中煅烧冰铜时,产生一种有刺激性气味的气体A,该气体排放到空气中,是导致酸雨的形成的主要原因。
完成下列填空:
(1)为了降低污染气体A的排放,可选用下列试剂中的 (填序号)吸收。
a. 浓H2SO4 b. 浓HNO3 c. NaOH溶液 d.石灰乳
(2)已知铝在高温下能将某些金属从其氧化物中置换出来。将铝与泡铜发生反应从而得到粗铜。泡铜冶炼粗铜的化学方程式是 。每当有1mol铝参加反应,则转移电子个数为 ___
(3)SO2气体与氢氧化钠反应时,得到的盐为Na2SO3或 NaHSO3。通过计算回答:将0.3 mol SO2通入100mL含0.4 molNaOH溶液中,充分反应后得到的盐物质的量分别是多少?(写出计算过程)
高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,可作为水处理剂和高容量电池材料。
(1)FeO42-与水反应的方程式为:4FeO42-+ 10H2O 4Fe(OH)3 + 8OH-+ 3O2,
K2FeO4在处理水的过程中所起的作用是________。
(2)与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为____________________________。
(3)将适量K2FeO4配制成c(FeO42-)=1.0×10-3 mol/L(1.0mmol/L)的试样,FeO42-在水溶液中的存在形态如右图所示。下列说法正确的是(填字母)。
A.不论溶液酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
B.改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小
C.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:H2FeO4+OH-=HFeO4-+H2O
D.pH约为2.5 时,溶液中H3FeO4+和HFeO4-比例相当
(4)HFeO4-H++FeO42-的电离平衡常数表达式为K=______________,其数值接近_______(填字母)。
A.10-2.5B.10-6C.10-7D.10-10
(5)25℃时,CaFeO4的Ksp = 4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3 mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀,则理论上需控制溶液中Ca2+浓度至少为__________。
I.下图为相互串联的三个装置,试回答:
(1)若利用乙池在铁片上镀银,则B是_________(填电极材料),电极反应式是_________;应选用的电解质溶液是_____________。
(2)若利用乙池进行粗铜的电解精炼,则________极(填“A”或“B”)是粗铜,若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为_____________________。
(3)丙池滴入少量酚酞试液,电解一段时间___________(填“C”或“Fe”)极附近呈红色。
(4)写出甲池负极的电极反应式:________________________________。若甲池消耗3.2gCH3OH气体,则丙池中阳极上放出的气体物质的量为______________。
II.(5)请利用反应Fe +2Fe3+= 3Fe2+设计原电池。
设计要求:①该装置尽可能提高化学能转化为电能的效率;
②材料及电解质溶液自选,在图中做必要标注;
③画出电子的转移方向。
(Ⅰ)A、B、C、D、E五种溶液分别为NaOH、NH3·H2O、CH3COOH、HCl、NH4HSO4中的一种。常温下进行下列实验:
①将1LpH=3的A溶液分别与0.001mol/L xLB溶液、0.001mol/L yLD溶液充分反应至中性,x、y大小关系为:y<x;
②浓度均为0.1mol/L A和E溶液,pH:A<E
③浓度均为0.1mol/L C与D溶液等体积混合,溶液呈酸性。
回答下列问题:
(1)D是_____________溶液
(2)用水稀释0.1mol/LB时,溶液中随着水量的增加而减小的是_____________(填写序号)
①;②
;③c(H+)和c(OH-)的乘积;④OH-的物质的量
(3)OH-浓度相同的等体积的两份溶液A和E,分别和锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是_____________(填写序号)
①反应所需要的时间E>A ②开始反应时的速率A>E
③参加反应的锌粉物质的量A=E④反应过程的平均速率E>A
⑤A溶液里有锌粉剩余⑥E溶液里有锌粉剩余
(4)将等体积、等物质的量浓度B和C混合后溶液,升高温度(溶质不会分解)溶液pH随温度变化如图中的_____________曲线(填写序号).
(5)室温下,向0.01mol/LC溶液中滴加0.01mol/LD溶液至中性,得到的溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为_____________.
(Ⅱ)如下图所示 ,横坐标为溶液的pH值,纵坐标为Zn2+离子或Zn(OH)42-离子物质的量浓度的对数,回答下列问题。
(1)往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为:_______________。
(2)从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积(Ksp)=_______________。
(3)某废液中含Zn2+离子,为提取Zn2+离子可以控制溶液中pH值的范围是________________________。