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4.工業合成氨與制備硝酸一般可連續生產,流程如圖所示:

(1)工業生產時,制取氫氣的一個反應為:CO+H2O(g)?CO2+H2
T℃時,往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣.反應建立平衡后,體系中c(H2)=0.12mol•L-1.該溫度下此反應的平衡常數K=1 (填計算結果).
(2)合成塔中發生反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H<0.下表為不同溫度下該反應的平衡常數.由此可推知,表中T1< 573K(填“>”、“<”或“=”).
T/℃T1300T2
K1.00×1072.45×1051.88×103
(3)N2和H2以鐵作催化劑從145℃就開始反應,不同溫度下NH3的產率如圖所示.溫度高于900℃時,NH3產率下降的原因是溫度高于900℃時,平衡向左移動.
(4)硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣,目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水,其反應機理為:
CH4(g)+4NO2=(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ•mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
(5)氨氣在純氧中燃燒,生成一種單質和水.科學家利用此原理,設計成氨氣-氧氣燃料電池,則通入氨氣的電極堿性條件下發生反應的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

分析 (1)根據平衡常數表達式以及各種物質的濃度知識來回答;
(2)溫度和平衡常數間的關系取決于平衡受溫度的影響情況;
(3)對于放熱反應,溫度升高,則化學平衡向逆向移動;
(4)根據蓋斯定律來計算反應的焓變,進而書寫熱化學方程式;
(5)氨氣在純氧中燃燒,生成氮氣和水,燃料電池中,燃料做負極.

解答 解:(1)根據題意:CO+H2O(g)?CO2 +H2
        初始濃度:0.2     0.3             0      0
        變化濃度:0.12    0.12          0.12     0.12
    平衡時的濃度:0.08    0.18           0.12    0.12
則K=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1,
故答案為:1;
(2)對于放熱反應,溫度越高,則化學平衡逆向移動,導致平衡常數減小,所以T1<300℃,即T1<573K,
故答案為:<;
(3)對于放熱反應,溫度升高,則化學平衡向逆向移動,所以氨氣的產率減小,
故答案為:溫度高于900℃時,平衡向左移動;
(4)根據題意:①$\frac{1}{2}$CH4(g)+2NO2(g)═2NO(g)+$\frac{1}{2}$CO2(g)+H2O(g)△H=$\frac{1}{2}$×(-574kJ•mol-1)=-287kJ•mol-1
$\frac{1}{2}$CH4(g)+2NO(g)═N2(g)+$\frac{1}{2}$CO2(g)+H2O(g)△H=$\frac{1}{2}$×(-1160kJ•mol-1)=-580kJ•mol-1
根據蓋斯定律反應CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可以看成是①+②,所以△H=-287kJ•mol-1-580kJ•mol-1=-867kJ•mol-1
故答案為:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
(5)氨氣在純氧中燃燒,生成氮氣和水,在燃料電池中,燃料做負極,則通入氨氣的電極是負極,堿性條件下,該電極發生反應的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O,
故答案為:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

點評 本題是一道工業合成氨的綜合性知識題目,可以根據所學知識進行回答,難度較大.

練習冊系列答案
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19.下列方程式不能正確解釋實驗事實的是(  )
A.鐵溶于稀硝酸,溶液變黃:3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O
B.Na2CO3溶液能使酚酞試液變紅:CO32-+H2O?HCO3-+OH-
C.0.lmol•L-l CH3COOH溶液的pH>1:CH3COOH?CH3COO-+H+
D.向Mg(OH)2懸濁液中加入FeCl3溶液,出現紅褐色沉淀:3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)═2Fe( OH)3(s)+3Mg2+(aq)

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20.下列物質等導電的是①③⑤,屬于電解質的是④,屬于非電解質的是②⑥⑨.
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12.0.12mol/L的NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液500mL中Cl-的物質的量濃度(  )
A.相同
B.無法比較
C.依次為0.12mol/L、0.24mol/L、0.36mol/L
D.依次為0.06mol/L、0.12mol/L、0.18mol/L

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19.在強酸性溶液中能大量共存的透明離子組是(  )
A.K+  Na+   NO3-  CO32-B.Na  Fe3+   SCN-  SO42-
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9.在0.1mol•L-1CH3COOH溶液中存在如下電離平衡:CH3COOH?CH3COO-+H+,對于該平衡,下列敘述正確的是(  )
A.加入水時,平衡向正反應方向移動,c(H+)增大
B.加入少量NaOH固體,平衡向正反應方向移動,c(H+)減少
C.加入少量0.1mol•L-1 HCl溶液,平衡向逆反應方向移動,溶液中c(H+)減少
D.加入少量CH3COONa固體,平衡向正反應方向移動,c(CH3COO-)增大

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

16.五種短周期元素的部分性質數據如下:
元素TXYZW
原子半徑(nm)0.0370.0750.0990.1020.143
最高或最低化合價+1+5,-3+7,-1+6,-2+3
(1)Z離子的結構示意圖為
(2)關于Y、Z兩種元素,下列敘述正確的是b(填序號)
a.簡單離子的半徑Y>Z                  b.氣態氫化物的穩定性Y比Z強
c.最高價氧化物對應的水化物的酸性Z比Y強
(3)甲是由T、X兩種元素形成的10e-分子,乙是由Y、W兩種元素形成的化合物.
某同學設計了如圖所示裝置(夾持儀器省略)進行實驗,將甲的濃溶液逐滴加入到NaOH固體中,燒瓶中即有甲放出,原因是把濃氨水滴到NaOH固體上,NaOH固體可吸收水,并且溶液中OH-濃度增大,可使平衡NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向左移動,且過程中放熱,故有利于NH3放出.一段時間后,觀察到試管中的現象是生成白色沉淀,發生反應的離子方程式是3NH3.H2O+Al3+=Al(OH)3↓+3NH4+
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A.HCl→H2B.H2O2→O2C.H2SO4→SO2D.Fe→Fe3O4

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同步練習冊答案
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