碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有着重要的作用．（1）以CO2和NH3为原料可合成化...

高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。

（1）工业上生产硝酸所需要的一氧化氮常用氨气来制备，该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2 NH4(s)　　 　 △H=-l59.5 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H=+116.5 kJ·mol-1

③H2O（1）=H2O(g)　 　　　　　　　　　　　　　 △H=+44.0kJ·mol-1

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式　　　　　　　　　　　　

（3）以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　 ；每消耗3．4g NH3转移的电子数为　　　　　　　　　　 (阿伏加德罗常数的值用NA表示)。

（4）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-1。

在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①T1℃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．加入一定量的活性炭 　　　 b．通人一定量的NO

c．适当缩小容器的体积　　　　 d．加入合适的催化剂

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5：3：3，则Q 　　 0(填“>”或“<”)。　

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(14分)安对于工农业生产及国防等都具有重要意义。

（1）工业上以CO2和NH3为原料在一定条件下合成尿素的化学方程式为CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2|(s)+H2O(g)，随温度升高，尿素的产率降低。则该反应的△H____0(填“>”或“<”)；若反应体系的容积为1L，某温度下通入1molCO2和2molNH3，2min时达到平衡，H2O(g)的物质的量为0.8mol，则0～2min时间段内反应速率v(NH3)=______mol/(L·min)，该反应的平衡常数可表示为K=_______。

（2）合成氨的原料之一为氢气，以天然气为原料制备氢气的原理如下：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)　 △H>0

下列措施一定能使平衡体系中氢气百分含量增大的是______

A．升高温度　　　　 B．增大水蒸气浓度　　　　　　 C．加入催化剂　　　　　　　　 D．减小压强

（3）T℃时，将1molCO和H2的混合气体与0.2molH2O(g)混合，发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 △H<0，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，测得CO的转化率为90%,则原混合气体中CO和H2的体积比为_______，若容器的容积为2L，该温度下平衡常数K=_______。

（4）在恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 △H<0。已知c(H2)随反应时间t的变化如图甲中曲线I所示。若起始时容器的容积是上述密闭容器的1/2,其他条件不变，请在图甲中画出c(H2)随反应时间t的变化曲线II。

（5）图乙是在一定温度和压强下合成氨反应中H2和N2的起始物质的量之比与NH3平衡体积分数的关系。图中a点的横坐标为______；若按此网站的量之比投料，达到平衡时N2的体积分数为14.5%,则a点的纵坐标为______。

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非金属元素及其化合物在物质制备、生产生活中发挥着重要作用。

I.CO2与NH3合成尿素的反应如下：CO2(g)+2NH3(g)[CO(NH2)2](s)+H2O(g)　　 △H=akJ/mol　　

曲线表示不同温度、不同压强下，CO2的平衡转化率与温度的关系，请回答下列问题：

(1)a__________0，P1__________P2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

(2)t℃时，向容积为2L的密闭容器中充入3molNH3和1molCO2，实现M点的平衡，则

①平衡时容器内压强为开始时的____________倍，t℃时的化学平衡常数为__________。

②若保持条件不变，再向该容器中充入1molNH3和1molCO2，NH3的转化率将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

II.硫及其化合物在生产生活中应用广泛，回答下列问题。

(1)铁铵矾是一种化学物质，分子式为NH4Fe(SO4)2·12H2O，其溶于水后，溶液中离子浓度大小关系为________________________________。

(2)已知某溶液中含有CO32-、SO42-等离子，取一定量的该溶液向其中加入 BaCl2溶液，当CO32-开始沉淀时，溶液中为____________。(已知：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaSO4)=2.5×10-9）

(3)恒温恒容密闭容器中发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-197kJ/mol。下列能说明反应达到平衡状态的是___________。

a.体系压强保持不变　　　　　　　　　 b.混合气体的密度保持不变

c.SO3和O2的体积比保持不变　　　　 d.每消耗1molSO3的同时生成0.5molO2

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氨气在工农业生产中有着重要作用，请回答下列各有关问题。

(1)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g)　 △H＜0.某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。下图中的曲线表示该反应在前25 s内NH3浓度随时间的变化而变化。

①0～25s、25s～40s内NH3的化学反应速率分别为__________、__________。存在差异的原因是______________________。

②该温度下此反应的平衡常数为_______________。

③请在图中画出反应从25s延续至60s时c(NH3)随时间变化的图像。并在其他条件不变的情况下画出使用催化剂时c(NH3)随时间的变化图像_______________

(2)尿素在一定条件下能将燃煤产生的烟气中的氮氧化物NOx转化为N2，下图表示的是尿素与某种烟气(主要为N2、NO和O2)中的NO的物质的量比值分别为1：2、2：1、3：1时，NO脱除率随温度变化的曲线

①曲线a对应CO(NH2)2 与NO的物质的量的比值是______。

②CO(NH2)2 与NO反应的化学方程式为________________。

③曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4 mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为______mg/(m3•s）。

(3)希腊科学家采用高质子导电性的SYC陶瓷(能传递H+)为介质，用吸附在它外表面的金属钯多晶薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如下图)。钯电极A是电解池的____(填“阳”或“阴”)极，该电极上的电极反应式是_________________。

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氨气在工农业生产中有着重要作用，请回答下列有关问题．

(1）用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应方程式为：

2NH3(g)+CO2(g）CO(NH2)2(1)+H2O(g）△H<0。

某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4 mol NH3和2 molCO2，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO2的转化率为50％。下图中的曲线表示该反应在前25s 内NH3浓度随时间变化的图象。

① 25-40s内NH3的平均化学反应速率为___________（保留两位有效数字）。

② 该温度下此反应的平衡常数为___________.

③ 请在图中画出反应从25s延续至60s时c(NH3）随时间变化的图象，并在其他条件不变的情况下画出使用催化剂时c(NH3）随时间的变化图象。_____________

(2）氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素有影响，恒温恒容条件下将总物质的量为3 mol的NH3和CO2的混合气体按不同氨碳比进行反应，结果如图1所示。a、b线分别表示CO2、NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的质童分数变化.[n(NH3)/n(CO2)]=______时，尿素产量最大。

(3）工业生产中为提高尿素的产率可采取的措施有__________

(4）近期科学家发现微生物可将生产废水中的尿素直接转化为对环境友好的两种物质，其工作原理如图2所示。回答下列问题：

① N极为______极（填“正”或“负”) , M电极反应式为：_________。

② N极消耗标准状况下33.6L气体时，M极理论上处理的尿素的质量为_______g。

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氨气是一种重要的化工原料，在工农业中都有广泛的应用。

(1)NH3和CO2在120℃和催化剂的作用下可以合成尿素，反应方程式如下：2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)。某实验小组向一个容积不变的真空密闭容器中充入与合成尿素。在恒定温度下，混合气体中的含量随时间的变化关系如图所示该条件下尿素为固体。A点的正反应速率______ B点的逆反应速率填“大于”、“小于”或“等于”，的平衡转化率为______。

(2)氨基甲酸铵是合成尿素过程中的中间产物。现将体积比为2：1的和混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生反应并达到平衡：。实验测得在不同温度下的平衡数据如表：

①上述反应的焓变：______填“”、“”或“”，下同，熵变______根据表中数据，列出时该反应的化学平衡常数的计算式______不要求计算结果。

②若从已达平衡状态的上述容器中分离出少量的氨基甲酸铵晶体，反应物的转化率将______填“增大”、“减小”或“不变”。

(3)向含的溶液中滴加bL氨水后溶液恰好呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将______填“正向”、“不”或“逆向”移动，所滴加氨水的浓度为______ 时，的电离平衡常数

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碳、氮、硫及其化合物对生产、生活有重要的意义。

(1)以与为原料可合成尿素。已知：

①　

②　

③　

写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式________。

(2)高温下，CO2与足量的碳在密闭容器中实现反应：。向容积为1L的恒容容器中加入0.2molCO2，在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度随温度的变化如图所示。则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应；某温度下若向该平衡体系中再通入0.2molCO2，达到新平衡后，体系中CO的百分含量________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(3)一定量的与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

①650℃时，反应达平衡后的转化率为________。

②℃时，平衡常数________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压体积分数)。

(4)与能发生反应：　

在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定的平衡转化率。部分实验结果如图所示：

①当容器内________(填标号)不再随时间的变化而改变时，反应达到平衡状态。

A．气体的压强　　　　　 B．气体的平均摩尔质量　　　 C．气体的密度　　 D．的体积分数

②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是________。

③若A点对应实验中，的起始浓度为，经过达到平衡状态，该时段化学反应速率________。

④图中C、D两点对应的温度分别为℃和℃，通过计算判断________(填“”、“”或“”)。

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（15分）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。

（1）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[CO(NH₂)₂]。已知：

①2NH₃（g）＋ CO₂（g）＝ NH₂CO₂NH₄（s）     △H ＝ -159.47 kJ·mol^-1

②NH₂CO₂NH₄（s）＝ CO(NH₂)₂（s）＋ H₂O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol^-1

③H₂O（l）＝ H₂O（g）  △H ＝+88.0 kJ·mol^-1

试写出NH₃和CO₂合成尿素和液态水的热化学方程式________。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：

CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)  ΔH＜0

①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂：0.2mol·L^—1，H₂：0.8mol·L^—1，CH₄：0.8mol·L^—1，H₂O：1.6mol·L^—1，起始充入CO₂和H₂的物质的量分别为________、________。CO₂的平衡转化率为________。

②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO₂,和4 molH₂，在II中充入1 mol CH₄和2 mol H₂ O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是________（填字母）。

A．容器I、II中正反应速率相同

B．容器I、II中CH₄的物质的量分数相同

C．容器I中CO₂的物质的量比容器II中的多

D．容器I中CO₂的转化率与容器II中CH₄的转化率之和小于1

（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是________。

②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为________，阴极的电极反应式为________。

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CO、NO2等有毒气体的转化以及氮的化合物合成、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[CO(NH2)2]的主要反应如下：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)　　　　 △H= -159.47kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=akJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H= -86.98kJ·mol-1

则a=_______。

（2）反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2（1）+H2O(g)，在合成塔中进行。右图中I、II、III三条曲线为合成塔中按不同氨碳比和水碳比投料时二氧化碳转化率的情况。曲线I、II、III水碳比的数值分别为：

I．0.6～0.7　　　　　　　 II．1～1.1　　　　　　 III．1.5～1.61

生产中应选用水碳比的数值为__________(选填序号)。

（3）4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1 ，对于该反应，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图像正确的是_____（填代号）。

（4）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

①30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是_______（填字母代号）。　　　　

a.加入一定量的活性炭　　　　　　　　　　　　　　　　 b.通入一定量的NO

c.适当缩小容器的体积　　　　　　　　　　　　　　　　 d.加入合适的催化剂

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5:3:3，则达到新平衡时NO的转化率_________（填“升高”或“降低”），ΔH___________0（填“>”或“<”）.　　　

（5）一种氨燃料电池，使用的电解质溶液是2mol/L的KOH溶液。电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O；请写出通入a气体一极的电极反应式为____________________

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