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1、H2OH2 e-电解质溶液价带对电极半导体电极e-光ECEvh1.(14 分)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为:N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气 N2 可从空气中分离得到,H 2 可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。(1 )在一容积固定的密闭容器中注入 N2 和 H2 两种气体,发生上述反应。在某温度下达到平衡时各物质的浓度分别为c(H2)=9.00mol/L, c(N2) =3.00mol/L, c(NH3)=4.00mol/L,此温度下该反应的平衡常数为 。(2 )三个相同
2、容器中各充入 1molN2 和 3molH2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 (填序号) 。A图 I 可能是不同压强对反应的影响,且 P2P1B图可能是不同压强对反应的影响,且 P1P2C图 可能是不同温度对反应的影响,且 T1T2D图一定是在同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂效果 12(3)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气, 化学方程式为: C(s)+ H2O(g ) H2(g )+ CO(g) H=+131.3kJ/mol ,S = +133.7 J/K,该反应在低温下能否自发 (填:能或否) 。(4)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程
3、式为:CH 4(g)H 2O(g)CO(g)3H 2(g)。部分物质的标准燃烧热数据如下表: 来源:Z.xx.k.Com已知 1mol H2O(g)转变为 1mol H2O(l)时放出 44.0 kJ 热量。写出 CH4 和H2O 在高温下反应的热化学方程式 。(5) 有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以 N2、H 2 为电极反应物,以 HClNH 4Cl 为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。2 ( 14 分)工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将 SO2转化为 SO3是一个关键步骤。(1)某温度下,SO 2(g)+1/2O2(g) SO3(g);H=-98kJ/mol。
4、开始时在 100L 的密闭容器中加入 4.0molSO2(g)和10.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量 196kJ,该温度下平衡常数 K=_。(2)一定条件下,向一带有活塞的密闭容器中充入 2molSO2(g)和 1molO2(g),发生下列反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下列条件,SO 2、O 2、SO 3气体平衡浓度都比原来增大的是_(填字母)。A.保持温度和容器体积不变,充入 2molSO3 B.保 持温度和容器体积不变,充入 2molN2C.保持温度和容器体积不变,充入 0.5molSO2和 0.25molO2D.保持温度和容器内压强不变,充
5、入 1molSO3 E.升高温度 F.移动活塞压缩气体(3)某人设想以右图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式:_ 。 (4)若通入 SO2的速率为 2.24L/min(标准状况) ,为稳定持续生产,硫酸溶液的浓度应维持不变,则左侧水的流入速率应为_mL/min。(5)科学家发明了一种基于下图所示原理的廉价光电化学电池装置,写出光照时半导体电极表面发生的电极反应式 物 质 标准燃烧热(kJ mol1 )H2(g) 285.8C O(g) 283.0CH4(g) 890.3,目前应用最多的半导体材料是 Si,甚至有人提出硅是“21 世纪的能源” ,硅可作为新能源的原因可
6、能的是 。a在自然界中存在大量的单质硅 b硅可以通过化学方法“再生”c硅具有较强的亲氧性,燃烧放出的热量多 d硅的化学性质不活泼,便于安全运输、贮存3 ( 14 分)向一个容积为 2L 的恒温容密闭容器中通入 2molA,发生如下反应:2A(g ) 2B(g)+C(?) ,5minA后反应达到平衡,测得平衡后容器内的压强和开始时相同,B 在混合气体中所占的体积分数是 80,反应吸收的热量是 56Kj。请填写下列空白:(1)该温度下,下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是 。V(A)=v(B ) (A)= (B) A、B 的物质的量相等 C 的物质的量不再变化v正 逆混合气体的平均相对分子质量不
7、再变化 混合气体的的密度不再变化 混合气体的总物质的量不再变化(2 )该温度下,此反应的化学平衡常数为 ,5min 内用 A 表示的化学反应速率为 。(3)该反应的热化学反应方程式为 已知:该条件下产物 C 不为液态) 。(4)在该温度下的速率时间图像中,假设第 6min 时将容器体积从 2L 变为 1L, 请在右图中补画出该反应的速率随时间的变化情况。(5)保持恒温容,在原平衡体系中再充入 3molA,平衡将 移动(填向左 “、向右 或“ 不”) ,再达平衡时 B 的体积分数 80(填“”、“” 或“=”。4 ( 17 分)合成氨工业及硝酸工业对工、农生产和国防都有重要意义。请回答:(1)以
8、 N2 和 H2 为原料合成氨气。已知:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g);H= -92.4 kJmol-1,合成氨工业中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解释的是(填选项序号) 。a用铁触媒加快化学反应速率 b采用较高压强(20 MPa50 MPa)c将原料气中的少量 CO 等气体净化除去 d将生成的氨液化并及时从体系中分离出来一定温度下,在密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2 并发生反应。a若容器容积恒定,达到平衡时气体的压强为原来的 7/8,N 2 的转化率为 1,此时,反应放热为 kJ;b若容积为 4L,当进行到第 4 分钟时达到平衡,生成 NH3 为 1.0
9、mol,则从开始到达平衡时 NH3 的平均速率v(NH3)= 。c若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中 N2 的转化率为 2,则 2 1(填“、或” ) 。(2 )以氨气、空气为主要原料制硝酸。NH 3 被氧气催化氧化生成 NO 的反应的化学方程式是: 。硝酸厂常用如下 2 种方法处理尾气。a 催化还原法:催化剂存在时用 H2 将 NO2 还原为 N2。已知:2H 2(g) +O2(g)=2H 2O(g): H=483.6kJ/mol N2(g )+2O 2(g)=2NO 2(g): H=+67.7kJ/mol则 H2 还原 NO2 生成水蒸气反应的热化学方程式是 。b碱液吸收法:用 Na2C
10、O3 溶液吸收 NO2 生成 CO2。若每 9.2gNO2 和 Na2CO3 溶液反应时转移电子数为 0.1mol,则反应 的离子方程式是 。(3 )随着对合成氨研究的发展,希腊科学家采用高质子导电性的 SCY 陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上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(装置如右图) 。钯电极 A 是电解池的 极(填“ 阳”或“ 阴”) ,该极上的电极反应式是: 。5 已知多元弱酸在水溶液中的电离是分步进行的,且第一步电离程度远大于第二步电离程度,第二步电离程度远大于第三步电离程度,今有 HA、H 2B、H 3C 三种弱酸,根据“ 较强
11、酸+ 较弱酸盐=较强酸盐+较弱酸”的反应规律,它们之间能发生下列反应:A.HA+HC 2-(少量)=A -+H2C- B.H2B(少量)+2A -=2B2-+2HA C.H2B(少量)+H 2C-=HB-+H3C 回答下列问题:(1)相同条件下,HA、H 2B、H 3C 三种酸中,酸性最强的是 .H2 N2N2NH3 H2H+SCY固体介质钯电极 A钯电极 B催 化 剂 (2)A -、B 2-、C 3-、HB -、H 2C-、HC 2-六种离子,最易结合质子(H +)的是 最难结合质子的是.(3)下列反应的离子方程式正确的是 .A.H3C+3A-=3HA+C3-阶 B.HB-+A-=HA+B2
12、-(4)完成下列反应的离子方程式 A.H3C+OH-(过量)=B.HA(过量)+C 3-= 、II已知 2NO2 N2O4+Q。将 NO2 充入容易导热的材料制成的容器 a 和 b 中进行反应。a 的容积保持不变,b 的上盖可随容器内气体压强的改变而上下移动,以保持容器内外压强相等。当同温同压时,将等量的 NO2 充入“起始态” 体积相同的容器 a、b 中,反应同时开始。(5)反应开始时,a 与 b 中生成 N2O4 的速率 va_vb。(6)反应过程中两容器里生成 N2O4 的速率是 va_vb。(7)达到平衡时,a 与 b 中 NO2 转化为 N2O4 的百分数(A)相比较,则是 Aa_A
13、b。6化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:(1)图中有一个反应是德国化学家哈伯进行过的实验,农业生产是该反应最大的应用领域。该反应的 H”或“”或“=”)。在 P1 压强下,100 时,反应 CO(g)2H 2(g) CH3OH(g)的平衡常数 K 的值为 A若温度不变,再加入 1.0molCO 后重新达到平衡,则 CO 的转化率 (填“ 增大”、 “不变”或“减小” ) ,CH3OH 的体积分数 (填“增大”、 “不变”或“减小” ) 。在其它条件不变的情况下,反应室 3 再增加 0.2molCO 与 0.4molH2,达到
14、新平衡时,CO 的转化率 (填“ 增大”、 “不变 ”或“减小” ) ,c(CH 3OH) 0.1mol/L(填“” 、 “”、 “”、 “” 、 “=”或“” 、 “=”或“ 8 ( 1) K=c(CO 2)/c(CO) (1 分) (2)bce 0006 molL1 min1 (2 分) 60% (3 ) C (4 )8/15 (16/3 或 053 ) 9.(1)71.4% (2 分) C (2 分) 0.07,0.21( 各 2 分) 。正 CO2(g)+ CH4(g) = 2CO(g) + 2H2(g) H=+247.0 kJmol-1 (2) CH4-8 e +10OH = CO32 +7H2O 10、 (1)大于;0.5, (2)升温(分) ;加压;增大;、 (1