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1、1强攻专练强攻专练( (六六) )1氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而含氮化合物的用途广泛。 (1)如图表示两个常见的固氮反应：N23H2A2NH3和N2O2A2NO 的平衡常数 (lgK)与温度的关系，根据图中的数据判断下列说法正确的是_(填字母)。 a反应为放热反应b常温下，反应的反应速率很大，而反应的反应速率很小 c升高温度，反应的反应速率增大，反应的反应速率减小 d在常温下，利用反应固氮和利用反应固氮反应程度相差很大 (2)工业上也可在碱性溶液中通过电解的方法实现由 N2制取 NH3：2N26H2O4NH33O2，通入 N2的一极是_(填“阴极”或“阳极”)，阳极的=电解电极反应式
2、是 _。 (3)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺 有少量 Fe2O3的 TiO2)表面与水发生反应：N2(g)3H2O(l) A2NH3(g) O2(g) Ha kJmol13 2已知：N2(g)3H2(g) A2NH3(g) H192.4 kJmol1，2H2(g)O2(g) A2H2O(l) H2571.6 kJmol1，则a_。(4)已知：4NH3(g)3O2(g) A2N2(g)6H2O(g) H1 316 kJmol1, 氨是一种 潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料。 当温度不同(T2T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是_(填代号)
3、。该燃料电池的负极反应式是_。 (5)工业上合成氨时，温度过高，氨气的产率降低，试从化学平衡移动原理的角度加以 解释：_。 解析：(1)由图可以看出温度升高，反应的平衡常数减小，则正反应放热；反应的 平衡常数增大，则正反应为吸热反应，a 错误。常温下，反应的平衡常数很大，但速率 不一定大，b 错误。温度升高，反应速率都增大，c 错误，常温下，由于反应和平衡常 数相差很大，故反应程度相差大，d 正确。(2)N2在反应中得电子，应在阴极；H2O 在阳极 失去电子，生成氧气，电极反应为 4OH4e=2H2OO2。(3)由盖斯定律可知，H765.0 kJmol1。(4)甲中正、逆反应速2H13H2 2
4、92.4 2571.6 3 2 率都增大，但相对的v(正)在减小，v(逆)在增大，甲错误；升高温度，反应速率增加， 达到平衡时间缩短，T2的时间短，平衡向左移动，NH3的转化率减小，乙正确；温度升高， O2的转化率降低，增大压强，O2的转化率减小，丙错误。NH3失去电子作还原剂，电极反 应为 2NH36e6OH=N26H2O。(5)由工业合成氨反应的正反应为放热反应，温度过高 时，导致平衡逆向移动，因而氨气的产率降低。2答案：(1)d (2)阴极 4OH4e=2H2OO2 (3)765.0 (4)乙 2NH36e6OH=N26H2O (5)由工业合成氨反应 N2(g)3H2(g) A2NH3(
5、g) H92.4 kJmol1可知，该 反应的正反应为放热反应，温度过高时，导致平衡逆向移动，因而氨气的产率降低 2(2015广东卷)用 O2将 HCl 转化为 Cl2，可提高效益，减少污染。(1)传统上该转化通过如图所示的催化剂循环实现。 其中，反应为 2HCl(g)CuO(s) AH2O(g)CuCl2(g) H1。反应生成 1 mol Cl2(g)的反应热为 H2，则总反应的热化学方程式为_(反应热用 H1和H2表示)。(2)新型 RuO2催化剂对上述 HCl 转化为 Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下，总反应的 HCl 平衡转化率随温度变化的 HClT曲线如图所 示
6、，则总反应的 H_(填“” 、 “”或“K(B)。同时由于该总反应是反应前后气体体积减小 的反应，所以，压缩体积使压强增大，一定温度下，平衡应正向移动。HCl应较题目实验 状态下为大，所以可得曲线图，具体见参考答案。增大n(HCl)，平衡正向移动，但是平 衡移动使 HCl 减少的趋势小于增加 HCl 使增大的趋势，所以 HCl 的转化率减小，A 错误； 增大n(O2)，反应物的浓度增大，平衡向正向移动，HCl 转化率增大，B 正确；使用更好的 催化剂，不能使化学平衡发生移动，HCl 的转化率不变，C 错误；移去 H2O，即减小了生成 物的浓度，平衡向正反应方向移动，HCl 转化率增大，D 正确
7、。(3)题目中给出的是n(Cl2) 的数据，要求的是以 HCl 的物质的量变化表示的反应速率，则需要根据方程式进行计算， 注意是 2.06.0 min 内的速率，单位是 molmin1。(4)Cl2与石灰乳发生反应制取漂白3粉，反应的化学方程式为 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。答案：(1)2HCl(g) O2(g) AH2O(g)Cl2(g) HH1H21 2(2) K(A) 见下图增大压强，平衡右移，HCl增大，相同温度下，HCl 的平衡转化率比之前实验的大 BD (3)设 2.06.0 min 时间内，HCl 转化的物质的量为n，则：2HCl(g) O2(g
8、)=H2O(g)Cl2(g)1 22 1n (5.41.8)103mol解得n7.2103mol，所以v(HCl)1.8103molmin17.2 103mol 6.02.0min (4)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O 3(2015全国卷)酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒， 其周围是碳粉、MnO2、ZnCl2和 NH4Cl 等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生 MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据如下表所示。 溶解度/(g/100 g 水)温度/ 化合物 020406080100NH4Cl29.337.245.855.
9、365.677.3 ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3 Ksp近似值101710171039 请回答下列问题： (1)该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为 _。 (2)维持电流强度为 0.5 A，电池工作 5 min，理论上消耗 Zn_g。(已知F96 500 Cmol1) (3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有 ZnCl2和 NH4Cl，二者可通过 _分离回收；滤渣的主要成分是 MnO2、_和_，欲从中得到较纯的 MnO2，最简便的方法是_，其原理是 _。 (4)用废电池的锌皮制备 ZnSO47H2O 的过程
10、中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀 硫酸和 H2O2溶解，铁变为_，加碱调节至 pH 为_时，铁刚好完全沉淀(离子 浓度小于 1105molL1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱调节至 pH 为 _时，锌开始沉淀(假定 Zn2浓度为 0.1 molL1)。若上述过程不加 H2O2，后果是 _，原因是_。 解析：(1)酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是活泼的金属，锌是负 极，电解质显酸性，则负极电极反应式为 Zn2e=Zn2。中间是碳棒，碳棒是正极，其 中二氧化锰得到电子转化为 MnOOH，则正极电极反应式为 MnO2eH=MnOOH，所以总 离子反应式为 Zn2MnO22H
11、=Zn22MnOOH。(2)维持电流强度为 0.5 A，电池工作 5 4min，刚通过的电量0.5 A300 s150 C，因此通过电子的物质的量1.554103mol，锌在反应中失去 2 个电子，则理论消耗 Zn 的质量150 C 96 500 Cmol165 gmol10.05 g。(3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤1.554 103mol 2 液中主要有氯化锌和氯化铵。根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两 者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。二氧化锰、碳粉、MnOOH 均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。由于碳燃烧生成
12、 CO2，MnOOH 能被氧化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空 气中灼烧。(4)双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为 Fe3，因此加入稀硫酸和双氧水，溶 解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当 Fe3完全沉淀时，溶液中 Fe3浓度为 105molL1，则溶液中c(OH)1012molL1，所以 pH2.7，31039 1053100 因此加碱调节 pH 为 2.7 时铁刚好完全沉淀，Zn2浓度为 0.1 molL1，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的c(OH)108molL1，pH6，即继续加碱调节1017 0.1 pH6 时锌开始沉淀，如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚 铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀 Zn2的同时 Fe2也沉淀，导致生成的氢氧化 锌不纯，无法分离开 Zn2和 Fe2。 答案：(1)MnO2eH=MnOOH Zn2MnO22H=Zn22MnOOH (2)0.05 (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在空气中加热 碳粉转变为 CO2，MnOOH 被氧化为 MnO2 (4)Fe3 2.7 6 Zn2和 Fe2分离不开 Fe(OH)2和 Zn(OH)2的Ksp相近
