3.對(duì)氮、碳及其化合物的研究具有重要意義.
(1)用肼(N2H4)為燃料,四氧化二氮做氧化劑,兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水.
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)△H1   K1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2   K2
則2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=2△H2-△H1 (用△H1、△H2表示),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$(用K1、K2表示)
(2)汽車尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng):NO+CO→N2+CO2(未配平),將NO和CO轉(zhuǎn)化為和N2 和CO2,實(shí)現(xiàn)除污,每生成1molN2還原劑失去電子數(shù)為4×6.02×1023
(3)大氣污染物氮氧化物可以用活性炭還原法處理.某研究小組向某2L的密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2 (g).在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下:
時(shí)間(min)
物質(zhì)的量(mol)
01020304050
NO2.001.160.800.800.960.96
N200.420.600.600.720.72
CO200.420.600.600.720.72
①0~10min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=0.042mol/(L.min);T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{9}{16}$.
②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是b(填字母編號(hào)).
a.加入一定量的活性炭    b.通入一定量的NO c.恒容時(shí),充入一定量的氦氣   d.加入合適的催化劑
(4)氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是2mol•L-1的KOH溶液,電池反應(yīng)為:4NH3+3O2=2N2+6H2O.放電時(shí),該電池正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-
(5)實(shí)驗(yàn)室中用NaOH溶液吸收CO2,發(fā)生反應(yīng)為2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O.所得混合液中所有離子濃度由大到小的順序?yàn)閏(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).

分析 (1)已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)△H1
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2
根據(jù)蓋斯定律,②×2-①可得:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g),焓變也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算,平衡常數(shù)為②的平衡常數(shù)的平方與①的平衡常數(shù)商;
(2)反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+2價(jià)降低為0價(jià),進(jìn)而計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)目;
(3)①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算0~10min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO);
由表中數(shù)據(jù)可知,20min時(shí)處于平衡狀態(tài),反應(yīng)前后氣體的體積不變,用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$計(jì)算;
②反應(yīng)重新達(dá)到平衡,NO增大0.16mol,N2、CO2 均增大0.08mol,等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,應(yīng)是通入一定量的NO;
(4)氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液,電池反應(yīng)為:4NH3+3O2=2N2+6H2O.放電時(shí),正極發(fā)生還原反應(yīng),氧氣在正極獲得電子,堿性條件下生成氫氧根離子;
(5)實(shí)驗(yàn)室中用NaOH溶液吸收CO2,發(fā)生反應(yīng)為2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O,溶液中碳酸鈉、碳酸氫鈉物質(zhì)的量相等,碳酸根、碳酸氫根水解,溶液呈堿性,而碳酸根的水解程度大于碳酸氫根水解程度,而水解程度比較微弱.

解答 解:(1)已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)△H1
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2
根據(jù)蓋斯定律,②×2-①可得:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g),則△H=2△H2-△H1,該反應(yīng)平衡常數(shù)K=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$,
故答案為:2△H2-△H1;$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$;
(2)反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+2價(jià)降低為0價(jià),每生成1molN2還原劑失去電子數(shù)為1mol×4×6.02×1023
mol-1=4×6.02×1023,
故答案為:4×6.02×1023;
(3)①①0~10min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=$\frac{\frac{2mol-1.16mol}{2L}}{10min}$=0.042mol/(L.min);
由表中數(shù)據(jù)可知,20min時(shí)處于平衡狀態(tài),反應(yīng)前后氣體的體積不變,用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù),則K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$=$\frac{0.6×0.6}{0.{8}^{2}}$=$\frac{9}{16}$,
故答案為:0.042mol/(L.min);$\frac{9}{16}$;
②反應(yīng)重新達(dá)到平衡,NO增大0.16mol,N2、CO2 均增大0.08mol,等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,應(yīng)是通入一定量的NO,
故選:b;
(4)氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液,電池反應(yīng)為:4NH3+3O2=2N2+6H2O.放電時(shí),正極發(fā)生還原反應(yīng),氧氣在正極獲得電子,堿性條件下生成氫氧根離子,正極電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-=4OH-
故答案為:O2+2H2O+4e-=4OH-;
(5)實(shí)驗(yàn)室中用NaOH溶液吸收CO2,發(fā)生反應(yīng)為2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O,溶液中碳酸鈉、碳酸氫鈉物質(zhì)的量相等,碳酸根、碳酸氫根水解,溶液呈堿性,而碳酸根的水解程度大于碳酸氫根水解程度,而水解程度比較微弱,則溶液中離子濃度:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),
故答案為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算、反應(yīng)熱計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算、電極反應(yīng)式書寫、離子濃度大小比較等知識(shí)點(diǎn),是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查,難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:多選題

17.NA 表示阿伏加德羅常數(shù),則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.1 mol Mg 原子變成 Mg2+時(shí)失去的電子數(shù)為2 NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2 L H2O所含的電子數(shù)為5 NA
C.常溫常壓下,16g O2 與16gO3含有的原子數(shù)為相同
D.0.1 mol/L K2SO4 溶液中含有 K+為0.2 NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

14.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑,其生產(chǎn)工藝如下:

(1)寫出工業(yè)上制取Cl2的化學(xué)方程式2NaCl+2H2O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑.
(2)在“反應(yīng)液I”中加入KOH固體的目的是①與“反應(yīng)液I”中過(guò)量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)生成KClO,②提供堿性環(huán)境.
(3)寫出Fe(NO33溶液與堿性KClO溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Fe(NO33+3KClO+10KOH=2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O.
(4)K2FeO4可作為新型多功能水處理劑的原因是:①K2FeO4具有強(qiáng)氧化性,可殺菌消毒,②還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià),在水中形成Fe(OH)3膠體,可吸附水中懸浮物形成沉淀.
(5)從“反應(yīng)液II”中分離出K2FeO4后,副產(chǎn)品是KNO3、KCl(寫化學(xué)式).
(6)該工藝每得到1.98kg K2FeO4,理論上消耗Cl2的物質(zhì)的量為15mol.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

11.實(shí)驗(yàn)室制備1,2-二溴乙烷的反應(yīng)原理如下:
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}(濃)}$CH2=CH2
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反應(yīng)有:乙醇在濃硫酸的存在下在l40℃脫水生成乙醚.
用少量的溴和足量的乙醇制備1,2-二溴乙烷的裝置如圖所示:
有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下:
    乙醇1,2-二溴乙烷    乙醚
    狀態(tài)  無(wú)色液體   無(wú)色液體  無(wú)色液體
密度/g•cm-3    0.79    2.2    0.71
  沸點(diǎn)/℃    78.5    132    34.6
  熔點(diǎn)/℃    一l30    9-1l6
回答下列問題:
(1)在此制各實(shí)驗(yàn)中,要盡可能迅速地把反應(yīng)溫度提高到170℃左右,其最主要目的是d;(填正確選項(xiàng)前的字母)
a.引發(fā)反應(yīng)    b.加快反應(yīng)速度     c.防止乙醇揮發(fā)   d.減少副產(chǎn)物乙醚生成
(2)在裝置C中應(yīng)加入c,其目的是吸收反應(yīng)中可能生成的酸性氣體:(填正確選項(xiàng)前的字母)
a.水    b.濃硫酸       c.氫氧化鈉溶液       d.飽和碳酸氫鈉溶液
(3)若產(chǎn)物中有少量副產(chǎn)物乙醚.可用蒸餾的方法除去;
(4)反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)用冷水冷卻裝置D,其主要目的是避免溴大量揮發(fā),但又不能過(guò)度冷卻(如用冰水),其原因是產(chǎn)品1,2-二溴乙烷的熔點(diǎn)(凝固點(diǎn))低,過(guò)度冷卻會(huì)凝固而堵塞導(dǎo)管.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

18.碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一種值得期待的新的生活方式,請(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì).
(1)近年來(lái),我國(guó)儲(chǔ)氫納米碳管研究取得重大進(jìn)展,用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純,其反應(yīng)化學(xué)方程式為:
3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2↑+2K2SO4+2Cr2(SO43+8H2O
請(qǐng)完成并配平上述化學(xué)方程式.其中氧化劑是K2Cr2O7,氧化產(chǎn)物是CO2
(2)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H
下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(Κ).
溫 度250℃300℃350℃
Κ2.0410.2700.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H<0 (填“>”、“=”或“<”).
②某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng) 10min后,達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.2mol/L,則此時(shí)的溫度為250℃.
③請(qǐng)?jiān)谙铝凶鴺?biāo)中的畫出②中求得溫度下CO、H2和 CH30H的濃度隨時(shí)間變化的曲線,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?biāo)注.
(3)工業(yè)上也可以用CO2和H2反應(yīng)制得甲醇.在2×105Pa、300℃的條件下,若有440g CO2與H2恰好完全反應(yīng)生成甲醇和水,放出495kJ的熱量,試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5KJ•mol-1
(4)以CH3OH為燃料(以 KOH 溶液作電解質(zhì)溶液)可制成CH3OH燃料電池,則充入CH3OH的電極為負(fù)極,充入O2電極的反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

8.化學(xué)在物質(zhì)制備和環(huán)保領(lǐng)域有著重要的運(yùn)用.
Ⅰ高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途.濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示.
濕法強(qiáng)堿性介質(zhì)中,F(xiàn)e(NO33與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物
(1)工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖1所示:
①反應(yīng)I的化學(xué)方程式為2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O.
②反應(yīng)II的離子方程式為3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
③已知25℃時(shí)Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,反應(yīng)II后溶液中c(Fe3+)=4×10-5mol•L-1,則Fe3+完全沉淀時(shí)的pH=3.
(2)高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑,其處理水的原理為高鐵酸鉀有強(qiáng)氧化性,能殺菌消毒,在水中被還原生成Fe(OH)3膠體、有吸附性起凈水作用.
(3)干法制備K2FeO4的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3﹕1.
(4)高鐵電池是正在研制中的可充電干電池,圖2為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有放電時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

15.如圖所示為苯和溴的取代反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的裝置圖,其中A為具有支管的試管改制成的反應(yīng)容器,在其下端開了一個(gè)小孔,塞好石棉絨,再加入少量鐵屑粉.

填寫下列空白:
(1)向反應(yīng)容器A中逐滴加入溴和苯的混合液,幾秒鐘內(nèi)就會(huì)發(fā)生反應(yīng).該反應(yīng)中鐵屑粉的作用是催化劑,寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)
(2)試管C中苯的作用是吸收Br2蒸氣.反應(yīng)開始后,觀察D和E兩支試管,看到的現(xiàn)象為D、E液面上有白霧,D管中石蕊試液變紅,E中有淡黃色沉淀生成.
(3)F中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是H++OH-=H2O.
(4)在上述整套裝置中,采取了防倒吸措施的裝置是DEF(填字母代號(hào)).
(5)實(shí)驗(yàn)室得到粗溴苯后,要用如下操作精制:①蒸餾  ②水洗  ③用干燥劑干燥  ④10% NaOH溶液洗  ⑤水洗.正確的操作順序是B(填寫序號(hào))
A.①②③④⑤B.②④⑤③①C.④②③①⑤D.②④①⑤③

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

12.已知H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3kJ•mol-1.回答有關(guān)中和反應(yīng)的問題.

(1)用0.1mol Ba(OH)2配成稀溶液與足量稀硝酸反應(yīng),能放出11.46kJ熱量.
(2)如圖裝置中儀器A的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒,儀器B的名稱是溫度計(jì);
(3)若通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定中和熱的△H,其結(jié)果常常大于-57.3kJ•mol-1,其原因可能是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免有熱量散失.
(4)用相同濃度和體積的氨水(NH3•H2O)代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)偏小(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”).
(5)已知?dú)錃馀c氧氣生成1mol液態(tài)水放出286kJ熱量,則這個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-286kJ/mol.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

13.下列關(guān)于容量瓶及其使用方法的敘述,正確的是( 。
①是配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的專用儀器
②使用前要先檢查容量瓶是否漏液
③墊上石棉網(wǎng)后容量瓶可以用來(lái)加熱
④不能用容量瓶貯存配制好的溶液
⑤實(shí)驗(yàn)室要用480mL溶液,可以用500mL容量瓶配制.
A.①③B.①②④C.①②④⑤D.①②③④

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