题目
题型:不详难度:来源:
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO (NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1
则a为 。
(2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:
A. 0.6~0.7 B. 1~1.1 C. 1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为 (选填序号)。
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是 。
(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:
NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)= (空气中氧气的体积含量大约为20%)。
②下图是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %。
(4)下图表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。生产中可分离出的物质A的化学式为 。
答案
(1)+72.49(2分)
(2)①A (2分)
②氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本(2分)
(3)①1∶1(2分) ②5(±0.2)% (2分)
(4)N2+6e—+8H+=2NH4+(2分) NH4Cl(2分)
解析
试题分析:
(1)根据盖斯定律,方程式③=②+①,反应热也进行相应运算,求得a为72.49;
(2)①水碳比的数值在 0.6~0.7 范围进转化率提升更快,所以选A;
②由图像分析可以看出,氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本,不符合经济效益。
(3)①烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1,假设NO为5mol,那么NO2为1 mo,根据NO+NO2+H2O=2HNO2 这个反应,只有两者物质的量相同时才能完全被吸收,这时需要O2,根据2NO+ O2=2NO2,可知应该有2molNO参加反应生成2mol NO2,这个过程需要O21 mol,而空气中氧气的体积含量大约为20%,要提供O21 mol需要空气物质的量为5mol,所以V(NO)∶V(空气)=1∶1
②由图像可以看出当尿素浓度在5左右时转化率已经比较高了,如果浓度再增大时转化率提高不明显,所以答案填5(±0.2)%都算正确。
(4)根据氧化还原反应原理,由于N2、H2为电极反应物,正极反应元素化合价应该降低,得到电子,首先确定N2参与正极反应,再根据电解质溶液情况产物应该为NH4+,从电子守恒和电荷守恒及原子个数守恒三个角度可以确定其电极反应式为N2+6e—+8H+=2NH4+, 由于电池工作中有NH4Cl生成,所以生产中可分离出的物质为NH4Cl。
核心考点
试题【氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5 kJ·(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1
则反应:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H= kJ·mol-1
(2)冶炼铁反应 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常数表达式K= ,温度降低后,K值 .(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.
| Fe2 O3 | CO | Fe | CO2 |
甲容器 | 1.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol |
乙容器 | 1.0 mol | 2.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol |
①甲容器中CO的平衡转化率为
②下列说法正确的是 (填字母)。
a.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3
c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态
d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态
(4)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 (填编号)。
②在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图:A电极对应的金属是 (写元素名称),B电极的电极反应式是 。
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因 。
(1)A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为 。
(2)已知:①E-E→2E·;△H=+a kJ·mol-1
② 2A·→A-A;△H=-b kJ·mol-1
③E·+A·→A-E;△H=-c kJ·mol-1(“·”表示形成共价键所提供的电子)
写出298K时,A2与E2反应的热化学方程式 。
(3)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)X(g);△H=-dJ·mol-1(d>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验 | 甲 | 乙 | 丙 |
初始投料 | 2 molA2、1 molBC | 1 molX | 4 molA2、2 molBC |
平衡时n(X) | 0.5mol | n2 | n3 |
反应的能量变化 | 放出Q1kJ | 吸收Q2kJ | 放出Q3kJ |
体系的压强 | P1 | P2 | P3 |
反应物的转化率 | α1 | α2 | α3 |
①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则该时间段内A2的平均反应速率v(A2) 。
②该温度下此反应的平衡常数K的值为 。
③三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 (填序号)。
A.α1+α2=1 B.Q1+Q2=d C.α3<α1
D.P3<2P1=2P2 E.n2<n3<1.0mol F.Q3=2Q1
④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体系体积压缩到1L,若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为65.5%,请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。
(1)可使等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:
写出CO(g)与反应生成的热化学方程式:________________。
(2)CO可制做燃料电池,以KOH溶液作电解质,向两极分别充入CO和空气,工作过程中,K+移向_______极(填“正”或“负”),正极反应方程式为:___________________。
(3)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷
酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料。
①该复合肥料可能的化学式为___________(写出一种即可)。
②若氨水与恰好完全反应生成正盐,则此时溶液呈________性(填“酸”或“碱”)。
常温下弱电解质的电离平衡常数如下:氨水
③向②中溶液中通入________气体可使溶液呈中性。(填“SO2”或NH3”)
此时溶液中________2(填“>”“<”或“=”)
(4)可用强碱溶液吸产生硝酸盐。在酸性条件下,FeSO4溶液能将还原为NO,写出该过程中产生NO反应的离子方程式___________________________________。
①Li4Ti5O12中Ti元素的化合价为 ,锂电池的突出优点是 。
②该锂电池是一种二次电池,放电时的负极反应式为 ,充电时的阳极反应式为 。
(2)用氧化还原滴定法测定制备得到的TiO2试样中的TiO2的质量分数:在一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
①TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为 。
②滴定终点的现象是 。
③滴定分析时,称取TiO2试样0.2g,消耗0.1mol·L-1 NH4Fe(SO4)2栎准溶液20ml.则TiO2的质量分数为____ 。
④若在滴定终点,读取滴定管刻度时,俯视标准溶液的液面,使其测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)o
(3)已知:
则TiCl4(I)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)的△H= KJ·mol-1。
(1)已知:N2(g) + 2O2(g) =2NO2(g) △H=+67.7 kJ·mol-1
N2H4(g) + O2(g) =N2(g) + 2H2O(g) △H=-534.0 kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g) △H=-52.7 kJ·mol-1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式: 。
(2)工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼,该反应的化学方程式为: 。
(3)一定条件下,在2L密闭容器中起始投入2 mol NH3和4 mol O2发生反应:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
测得平衡时数据如下:
平衡时物质的量(mol) | n(NO) | n(H2O) |
温度T1 | 1.6 | 2.4 |
温度T2 | 1.2 | 1.8 |
①在温度T1下,若经过10min反应达到平衡,则10min内反应的平均速率
v(NH3)= 。
②温度T1和T2的大小关系是T1 T2(填“>”、 “<”或“=”)。
(4)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为:=O2↑+2H2O,则阴极反应为 。有人提出,可以设计反应2CO=2C+O2(△H>0)来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由 。
(5)下图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。
如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体(已折算成标准状况),则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为 mol。
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