(13分)对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H= +180.5kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H = -483.6 kJ·mol-1;
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H = -92.4 kJ·mol-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为 。
(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
H<0。一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。
①NO的平衡转化率为 ,0~20min平均反应速率v(NO)为 。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8 mol,则化学平衡将 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是 (填字母代号)。
(3)某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池,则该电池的正极反应式为 。假设电解质溶液的体积不变,下列说法正确的是 (填字母代号)。
a.放电过程中,电解质溶液的pH保持不变
b.溶液中的NH4Cl浓度增大,但Cl-离子浓度不变
c.每转移6.02×1023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d.为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液
高三化学填空题极难题
(13分)对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H= +180.5kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H = -483.6 kJ·mol-1;
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H = -92.4 kJ·mol-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为 。
(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
H<0。一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。
①NO的平衡转化率为 ,0~20min平均反应速率v(NO)为 。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8 mol,则化学平衡将 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是 (填字母代号)。
(3)某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池,则该电池的正极反应式为 。假设电解质溶液的体积不变,下列说法正确的是 (填字母代号)。
a.放电过程中,电解质溶液的pH保持不变
b.溶液中的NH4Cl浓度增大,但Cl-离子浓度不变
c.每转移6.02×1023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d.为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液
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对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.5kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H =-483.6 kJ·mol-1;
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H =-92.4 kJ·mol-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为 。
(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
H<0。
一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。
①NO的平衡转化率为 ,0~20min平均反应速率v(NO)为 。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8 mol,则化学平衡将 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是 (填字母代号)。
(3)某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池,则该电池的正极反应式为 。假设电解质溶液的体积不变,下列说法正确的是 (填字母代号)。
a.放电过程中,电解质溶液的pH保持不变
b.溶液中的NH4Cl浓度增大,但Cl-离子浓度不变
c.每转移6.021023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d.为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液
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对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.5kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H =-483.6 kJ·mol-1;
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H =-92.4 kJ·mol-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为 _。
(2)氨气是化工生产的主要原料之一,在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol N2和0.5mol H2,发生如下反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
①当反应进行到第5分钟时达到平衡,测得NH3的浓度为0.1mol/L 则从反应开始到平衡时,v(N2)为______________
②下列描述中能说明上述反应已达平衡的是
A.容器内的总压强不再随时间而变化
B.混合气体的密度不再随时间变化
C.a molN≡N键断裂的同时,有6amolN—H键生成
D.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
E.3V正(H2)=2V逆(NH3)
F.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
③若保持反应温度不变,再向容器中充入N2和NH3各0.1mol , 则化学平衡将 移动(填“向左”、“向右”或“不”)
④平衡后,下列措施既能提高该反应的速率又能增大N2的转化率的是( )
A.充入N2 B.升高温度 C.向原容器内继续充一定量NH3 D.增大压强
⑤若保持容器体积不变,下列图像正确的是( )
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氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。请回答下列问题:
(1)部分氮氧化合物之间的转化所发生的化学反应如下:
I.NO(g)+NO2(g)+O2(g)N2O5(g) △H1=-112.5 kJ·mol-1
II.2NO(g)+C2(g)2NO2(g) △H2=-114.2 kJ·mol-1
①反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)的 △H=________kJ·mol-1
②反应II的机理为:
第一步:2NO (g)N2O2(g)(快) △H3<0
第二步:N2O2(g)+O2(g)→2NO2(g)(慢) △H4<0
下列说法正确的是__________(填标号)
A.N2O2是反应的中间体 B.第一步反应的活化能较大
C.第一步、第二步中的碰撞均100%有效 D.整个反应的反应速率由第二步决定
(2)常温常压下,SO2与O2间的反应极慢,但向二者的混合物中加入适量的NO2后,SO2很快就会转化为SO3。反应过程中,反应体系的能量变化可用下图中的某一曲线表示(图中曲线a表示没有使用NO2时的能量变化)。
①最可能表示使用了NO2的能量变化曲线是______(填“b”或“c”),Ea表示的意义是_______。
②若维持其他条件不变,用催化剂V2O5代替NO2,下列物理量中不可能变化的是_______(填标号)。
A.反应的活化能 B.反应速率 C.反应热 D.平衡常数K
(3)2L恒容密闭容器中最初存在n(SO2)=4 mol、n(O2)=x mol的混合物,分别在温度为T1、T2条件下发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0。控制其他条件不变,改变n(O2),测得平衡时SO3的体积分数[φ(SO3)]与)n(O2)的关系如图所示。
①T1_________T2(填“>”或“<”),a、b、c三点时,SO2转化率最大的是_____________。
②若x=2,计算温度为T1时反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=____________。
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研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义
(1)研究表明,CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应分别为①N2O+Fe+=N2+FeO+(慢);②FeO++CO=CO2+Fe+(快)。由图可知总反应的化学反应速率由反应____(填“①”或“②”)决定。
(2)工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步可逆反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:
则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为____________________。
(3)基元反应是指反应物直接转化为产物的反应。飞秒激光为代表的分子动力学可测得过程中出现的物质的光谱从而研究反应的机理,反应级数是速率方程中浓度项的幂次之和,用n表示。反应级数越大表示浓度对反应速率影响越大。已知:基元反应N2O5═N2O4+O2 v═Kc(N2O5)是一级反应;则基元反应NO2+CO=CO2+NO v=Kc(NO2)c(CO)此反应为__________级反应。(两个方程涉及的物质均为气态)若v的单位为mol/(L·S),用n表示反应级数,则化学反应速率常数K的单位通式为_______________。
(4)已知反应:2NO(g)+2H2(g)⇌N2(g)+2H2O(g)在1L密闭容器中进行,该反应达到平衡过程测得下表数据。
实验序号 | 温度℃ | 初始NO浓度(mol·L-1) | 初始H2浓度(mol·L-1) | NO的平衡转化率 |
1 | 110 | 1.2 | 1.2 | a |
2 | 110 | 1.0 | 1.0 | 50% |
3 | 100 | 1.0 | 1.0 | b |
①在110 ℃时,此反应的化学平衡常数为________。
②在实验2的平衡体系中再加入1.0mol NO和0.5 mol N2,平衡将向________方向移动。
③实验1中,NO的转化率a________50%(填“>”、“=”或“<”)。实验3中,b的值________(填字母序号)。
A.等于50% B.大于50%
C.小于50% D.由本题所给资料无法判断
(5)一种直接肼燃料电池的结构如图所示,回答下列问题
①b为电池的_________极
②负极的电极反应方程式为_________________________________
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研究煤的合理利用及CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题:
Ⅰ.煤的气化
已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH=a kJ/mol
查阅资料反应②中相关化学键键能数据如下表:
化学键 | C≡O | H-H | H-C | H-O |
E/(kJ/mol) | 1072 | 436 | 414 | 465 |
(1)则反应②中a=______。
(2)煤直接甲烷化反应C(s)+2H2 (g)CH4(g)的ΔH为______kJ/mol,该反应在______(填“高温”或“低温”)下自发进行。
Ⅱ.合成低碳烯烃
在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和2.5 mol H2,发生反应: 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-128 kJ/mol,测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化率的影响如右图所示:
(3)图中低温时,随着温度升高催化剂的催化效率提高,但CO2的平衡转化率却反而降低,其原因是______。
(4)250℃时,该反应的平衡常数K值为______。
Ⅲ.合成甲醇
在恒温2 L容积不变的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ,测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表:
时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
p后/p前 | 0.90 | 0.85 | 0.82 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
(5)反应前1小时内的平均反应速率v(H2)为______mol/(L·h),该温度下CO2的平衡转化率为______。
Ⅳ.电解逆转化制乙醇
(6)科研人员通过反复实验发现:CO2可以在酸性水溶液中电解生成乙醇,则生成乙醇的反应发生在______极(填“阴”或“阳”),该电极的反应式为______。
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(9分)运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)氮是地球上含量丰富的元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
①下图是一定的温度和压强下是N2和H2反应生成1molNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学反应方程式:。(△H的数值用含字母a、b的代数式表示)
②氨气溶于水得到氨水。在25°C下,将m mol·L-1的氨水与n mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后的溶液呈中性,则c(NH+4)________c(Cl-)(填“>”、“<”或“=”);用含m和n的代数式表示出混合液中氨水的电离平衡常数表达式________。
(2)海水中含有大量的元素,常量元素如氯、微量元素如碘在海水中均以化合态存在。
25°C下,向0.1mol·L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1mol·L-1硝酸银溶液,有白色沉淀生成。从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是________,向反应后的浊液中,继续加入适量0.1mol·L-1的NaI溶液,振荡、静置,看到的现象是________,产生该现象的原因是(用离子方程式表示)________。
(已知25°C时)
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研究氮氧化合物的治理是环保的一项重要工作,合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有着重要的意义。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol-1某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用●● 、●○ 、○○和分别表示N2 、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如下图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是___________(填字母序号)。
(2)为减少汽车尾气中NOx的排放,常采用CxHy(烃)催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
例如:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ/mol
③CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H3
则△H3=___________。
(3)亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用试剂,已知:2NO(g)+Cl2(g)2 ClNO(g) △H<0
①一定温度下,将2 molNO与2 molCl2置于2L密闭容器中发生反应,若该反应4min后达平衡,此时压强是初始的0.8倍,则平均反应速率v(Cl2)=___________mol·L-1·min-1。下列可判断反应达平衡状态的是___________(项序号字母)。
A 混合气体的平均相对分子质量不变
B 混合气体密度保持不变
C NO和Cl2的物质的量之比保持不变
D 每消耗1 moI NO同时生成1molClNO
②为了加快化学反应速率,同时提高NO的转化率,其他条件不变时,可采取的措施有___________(填选项序号字母)。
A 升高温度 B 缩小容器体积
C 再充入Cl2气体 D 使用合适的催化剂
③一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化图像如图(b)所示,当n(NO)/n(Cl2)=2.5时,达到平衡状态,ClNO的体积分数可能是图中D、E、F三点中的___________点。
(4)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g)N2O2(g)(快),v1正=k1正c2(NO),v1逆 =k1逆c (N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢),v2正=k2正c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆c2(NO2)
比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小:E1___________E2(填“>”、"<”或“=”):2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为___________。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的 活性炭和NO,发生 反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃时,反应进行到不同时间(min) 测得各物质的浓度(mol/L) 如下:
浓度 时间 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①30min 后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)
a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
② 若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3: 1: 1,则Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。
(2) 某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,则得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:NO+CON2+CO2( 有CO) 2NO
N2+ O2 (无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为: __________;在n(NO)/n(CO)= 1的条件下,应控制最佳温度在_______左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式_________________。
③以NO2、O2 熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为__________________。
(3) 天然气的一个重要用途是制取氢气,其原理如下:
已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1
②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3
1)科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=_____
2)这种方法的推广与使用,不仅实现资源综合利用,而且还能解决环境问题是_________。
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(13分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ/mol。在T1℃时,反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol/L)如下:
浓度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=______,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q______0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号)。
a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)
b.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:
NO+CON2+CO2(有CO) 2NO
N2+O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式 。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为 。
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