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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:49 题号:21714298
研究碳、氮等元素化合物的性质或转化对体会化学与生活有重要意义。
Ⅰ.以CO2和NH3为原料合成尿素总反应为:CO2 (g)+ 2NH3 (g)CO (NH2) (s) + H2O (g)   ΔH该反应的具体过程分两步完成,ⅰ.CO2和NH3生成H2NCOONH4;ⅱ.H2NCOONH4分解生成尿素,反应过程能量变化如图。

(1)总反应的______,该反应在______ (填“高温”或“低温”或“任何条件都不”)可以自发进行。
(2)若该反应在恒容密闭容器中进行,判断该反应达到化学平衡状态的依据是________ (填字母序号)。
A.反应速率2 v(CO2) = v(NH3)B.混合气体中 CO2的浓度保持不变
C.混合气体密度不变D.消耗2 mol NH3的同时生成 1 mol H2O

(3)在恒温、体积为1L的恒容装置中通入CO2和NH3各1mol 、1.5mol,达平衡时CO2的转化率为50%,平衡常数的值为_______
Ⅱ.亚硝酸钠(NaNO2)是肉制品生产中常使用的一种食品添加剂,外观与食盐极为相似,具有较强毒性,误食可能造成死亡。已知常温下 Ka(HNO2)=1.75×104Ka(CH3COOH)=1.8×105
(4)常温下,pH=4的HNO2溶液中,由水电离出的c(H+)约为______mol·L1,浓度均为 0.1mol/L 的 NaNO2和 CH3COONa 的混合溶液中各离子浓度由大到小的关系为__________
(5)高锰酸钾常用于亚硝酸盐的测定。欲测定某样品中NaNO2的含量,某同学设计如下实验:
①称取样品a g,加水溶解,配制成100 mL溶液。
②取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.02000 mol·L1 KMnO4标准溶液(酸性)进行滴定,反应离子方程式是:,滴定结束后消耗KMnO4溶液VmL。
进行滴定操作时无需另加指示剂,达到滴定终点时的现象是_______,测得该样品中NaNO2的质量分数为_______。(写出计算式)

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【推荐1】(1)甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一。制取合成气的反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ/mol。向体积为2 L密闭容器中,按n(H2O) ∶n(CH4) =1投料:
a.保持温度为T1时,测得CH4(g)的浓度随时间变化曲线如图1所示。
b.其他条件相同时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图2所示。

结合图1,写出反应达平衡的过程中的能量变化:______kJ。
根据图2判断:ⅰ.a点所处的状态不是化学平衡状态,理由是_______
ⅱ.CH4的转化率:c>b,原因是________
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10 min和20 min各物质平衡浓度如表所示:

浓度/mol·L-1


时间/min

NO

N2

CO2

0

0.100

0

0

10

0.040

0.030

0.030

20

0.032

0.034

0.017


①在10 min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20 min时重新达到平衡,则改变的条件是__________________
②在20 min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v_______v(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下,k1、k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是___
(4)NO2可电解制备绿色硝化试剂N2O5。下图是其原理示意图。

①阳极电解液中的N2O4由NO2降温转化得到,降温的原因是_______________
②阳极区生成N2O5的电极反应式是_______________
③阴极区得到一种可循环利用的物质,其化学式是_______________
2021-01-18更新 | 158次组卷
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【推荐2】Ⅰ.一种分解海水制氢气的方法为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)。
已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ·mol−1
②H2O(g)=H2O(l) ΔH2=-44 kJ·mol−1
反应①中化学键的键能数据如表:
化学键H-HO=OH-O
E / (kJ·mol−1)a498465

由此计算a=___ kJ·mol−1;氢气的燃烧热ΔH=___ kJ·mol−1
Ⅱ.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量饱和CuCl2溶液的装置如图乙所示。

(1)甲中b电极称为_________极(填“正”或“负”)。
(2)乙中d电极发生_________反应(填“氧化”或“还原”)。
(3)当燃料电池消耗0.15mol O2时,乙中电极增重_________g。
(4)燃料电池中使用的阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过。甲中OH通过阴离子交换膜向__________电极方向移动(填“a”或“b”)。
(5)燃料电池中a的电极反应式为__________
III.向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol SO2、4 mol CO和催化剂,发生反应SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(g) ΔH,测得温度对SO2的转化率及催化剂效率的影响如图所示:

(6)该反应的ΔH____0(填“>”或“<”,下同);图中M、N两点的平衡常数:K(M)_______K(N)。
(7)M点时的化学平衡常数K=________
(8)工业生产时,该反应最佳温度为250℃,其原因是__________________
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【推荐3】甲醇作为可再生能源,越来越受到人们的关注。已知甲醇制备的有关化学反应的平衡常数及焓变数据如下
化学反应500℃平衡常数焓变
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)K1=2.5ΔH1=-116 kJ·mol1
②CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)K2=1.0ΔH2=+41 kJ·mol1
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)K3=?ΔH3=?

(1)反应③的K3__________________,ΔH3__________________
(2)500℃时,将2mol CO2和2mol H2充入2L的恒容密闭容器中发生反应②,5min后达到平衡后,则0~5min内,用H2表示的反应速率v(H2)=________
(3)500℃时,测得反应③在某时刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L1)分别为0.1、0.8、0.3、0.15,则此时v_________v(填“>”“<”或“=”)。
(4)若一定量的CO2和H2在绝热恒容的条件下发生上述反应②,下列可以作为判断该反应达到平衡的标志有_________________________
a.混合气体的平均相对分子质量不再改变
b.混合气体中CO2、H2、H2O、CO(g)的含量相等
c. v(CO2)生成=v(CO)消耗
d.容器内温度不再变化
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