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含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题 (1...

含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题

(1)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除工厂废气中的NONO2,反应机理如下图所示。A包含物质为H2O___________(填化学式)

(2)已知:4NH3(g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g)    H1=a kJ/mol

4NH3(g)+5O2(g)= 4NO(g)+6H2O(g)    H2=b kJ/mol

H2O(l)=H2O(g)                       H3=+c kJ/mol

则反应4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)H=___________ kJ/mol

(3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN的反应为:CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g )  H>0

①其他条件一定,达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图甲所示。则X可以是___________(填字母序号)

a.温度   b.压强   c.催化剂   d

②在一定温度下,向2L密闭容器中加入 n mol CH42 moI NH3,平衡时NH3体积分数随n变化的关系如图乙所示。

a点时,CH4的转化率为___________%;平衡常数:K(a)_____K(b)(“>”“=”“<”)

(4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)O2结合生成MbO2,其反应原理可表示为: Mb(ag)+O2(g)MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为:。在37℃条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(a)P(O2)的关系如图丙所示[]。研究表明正反应速率ν=k·c(Mb) · P(O2),逆反应速率ν=k·c(MbO2)(其中kk分别表示正反应和逆反应的速率常数)

①试写出平衡常数K与速率常数kk之间的关系式为K=___________(用含有kk的式子表示)

②试求出图丙中c点时,上述反应的平衡常数K=___________kPa1。已知k=60s1,则速率常数k=___________s1·kPa1

 

N2 bd 25 = 2 120 【解析】 (1)根据流程图,可知NH3与废气中的NO、NO2反应产生氮气和水; (2)根据盖斯定律,将已知的三个热化学方程式叠加,就得到相应的反应的热化学方程式; (3)①CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g ) △H>0的正反应是气体体积增大的吸热反应,根据X越大,NH3的转化率越小分析影响因素; ②根据加入2molNH3、2molCH4时,利用三段式法,结合平衡时氨气含量是30%,计算出各种物质的平衡物质的量,再结合反应时二者消耗关系,可计算CH4的转化率;并根据化学平衡常数的含义计算此时反应平衡常数; (4)①根据可逆反应达到平衡状态时,V正=V逆,结合平衡常数表达式计算K与K正、K逆的关系; ②将P(O2)=4.5kPa,肌红蛋白的结合度(a)是90%,带入平衡常数表达式可得K;将K=中的K、k逆带入可得k正。 (1)根据流程图可知NH3与废气中的NO、NO2反应,最终产生无毒无害的氮气和水; (2)①4NH3(g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) △H1=-a kJ/mol ②4NH3(g)+5O2(g)= 4NO(g)+6H2O(g) △H2=-b kJ/mol ③H2O(l)=H2O(g) △H3=+c kJ/mol 根据盖斯定律,将(①×2+②×3-③×30)×,整理可得4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H=kJ/mol; (3)①反应CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g )的正反应是气体体积增大的吸热反应,根据图象可知:X越大,氨气的转化率越小。 a.升高温度,化学平衡向吸热的正反应方向移动,使氨气的转化率增大,a错误; b.增大压强,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,使氨气的转化率降低,b正确 c.催化剂只能改变反应速率,但不能使化学平衡发生移动,因此对氨气的转化率无影响,c错误; d.增大,相对来说氨气增大的多,平衡正向移动,但平衡移动消耗量远远小于加入氨气的量,所以氨气的转化率降低,d正确; 故合理选项是ad; ②对于反应:CH4(g) + NH3(g)HCN(g)+3H2(g ),假设反应消耗CH4物质的量为x 开始(mol) 2 2 0 0 转化(mol) x x x 3x 平衡(mol) 2-x 2-x x 3x 根据图象可知在平衡时氨气的体积分数是30%,可得=30%,解得x=0.5,则a点时,CH4的转化率为=25%; 由于温度不变,所以无论是在线上任何一点,化学反应的平衡常数都不变,因此K(a)=K(b); (4)①可逆反应达到平衡状态时,V正=V逆,由于ν正=k正·c(Mb)· P(O2),ν逆=k逆·c(MbO2),所以k正·c(Mb)· P(O2)= k逆·c(MbO2),,而反应Mb(ag)+O2(g)MbO2(aq)的平衡常数K=; ②将C点时,P(O2)=4.5,肌红蛋白的结合度(a)是90%带入平衡常数表达式中可得K==2; K=,由于K=2,k逆=60s-1带入该式子,可得k正=K·k逆=2×60s-1=120s-1。
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碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素,在工农业生产中有广泛的应用。

与镍反应会造成含镍催化剂的中毒。为防止镍催化剂中毒,工业上常用CO氧化,二氧化硫转化为单质硫。

已知:  

 

______ 

时,在2L密闭容器中发生可逆反应:  的物质的量浓度随时间变化如图所示。达平衡时,的浓度为2倍,回答下列问题。

时,该反应的平衡常数为精确到小数点后两位 ______

在温度为时,平衡体系中的体积分数随压强变化曲线如图所示。

下列说法正确的是______

C两点的反应速率:

C两点气体的颜色:A深,C

由状态B到状态A,可以用加热的方法

若反应在398K进行,某时刻测得,则此时______

在分析试剂、电子工业中用途广泛。现向100mL 溶液中滴加溶液,得到的溶液pHNaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中abcde五个点,

水的电离程度最大的是______

其溶液中的数值最接近的电离常数K数值的是______

 

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汽车发动机工作时会产生包括CONOx等多种污染气体,涉及到如下反应:

N2(g)+O2(g)2NO(g)

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)

弄清上述反应的相关机理,对保护大气环境意义重大,回答下列问题:

(1)请根据下表数据填空:N2(g)+O2(g) 2NO(g)    H=________

物质

N2

O2

NO

能量(kJ)

946

497

811.25

 

 

(断开1mol物质中化学键所需要的能量)

(2)实验测得反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)     H<0的即时反应速率满足以下关系式:

v=k·c2(NO)·c(O2)v=k·c2(NO2)kk为速率常数,受温度影响

①温度为T1时,在1L的恒容密闭容器中,投入0.6 molNO0.3 molO2达到平衡时O20.2 mol;温度为T2时,该反应存在k=k,则T1_______ T2 (大于小于等于”)

②研究发现该反应按如下步骤进行:

第一步:NO+NON2O2    快速平衡    第二步:N2O2 +O22NO2 慢反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,第一步反应中:v1=k1×c2(NO)v1=k1×c(N2O2)

下列叙述正确的是______

A.同一温度下,平衡时第一步反应的越大反应正向程度越大

B.第二步反应速率低,因而转化率也低

C.第二步的活化能比第一步的活化能低

D.整个反应的速率由第二步反应速率决定

(3)科学家研究出了一种高效催化剂,可以将CONO2两者转化为无污染气体,反应方程式为:2NO2(g)+4CO(g) =4CO2(g)+N2(g)    H<0

某温度下,向10L密闭容器中分别充入0.1molNO20.2 molCO,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如下表所示:

时间/min

0

2

4

6

8

10

12

压强/kPa

75

73.4

71.95

70.7

69.7

68.75

68.75

 

回答下列问题:

①在此温度下,反应的平衡常数Kp=_________kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果精确到小数点后2);若保持温度不变,再将COCO2气体浓度分别增加一倍,则平衡_____(右移左移不移动”)

②若将温度降低,再次平衡后,与原平衡相比体系压强(p)如何变化?_______(增大减小不变”),原因是__________

 

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许多含氮物质是农作物生长的营养物质。

1)肼(N2H4)N2O4常用于航天火箭的发射。已知下列反应:

N2(g)+O2(g) =2NO(g)  ΔH=+180kJ·mol1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)  ΔH=112kJ·mol1

2NO2(g)N2O4(g)  ΔH=57kJ·mol1

2N2H4(g)+N2O4(g) =3N2(g)+4H2O(g)  ΔH=1136kJ·mol1

N2H4O2反应生成氮气与水蒸气的热化学方程式为_________________

2)一定温度下,向某密闭容器中充入1 mol NO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g),测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示:

abc三点逆反应速率由大到小的顺序为_______。平衡时若保持压强、温度不变,再向体系中加入一定量的Ne,则平衡_______移动(正向”“逆向”)

a点时NO2的转化率为___________,用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp,则该温度下Kp=________Pa1

3)已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中,v=kc(N2O4)v=kc2(NO2)(kk只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10,则k=______k。升高温度,k增大的倍数_______(大于”“小于等于”)k增大的倍数。

4)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2N2生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下即实现了合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下:

X膜为___________交换膜,正极上的电极反应式为______________________

 

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甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)可用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,该物质可由甲胺(CH3NH2)、PbI2及HI为原料来合成。请回答下列问题:

(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g),已知该反应中相关化学键的键能数据如下表所示:

则该反应的△H=___________kJ·mol-1

(2)工业上利用水煤气合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H<0。一定温度下,向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2,5min末反应达到化学平衡状态,测得各组分浓度如下表所示。

①0~5min内,用CO表示的平均反应速率为___________

②既能加快反应速率,又能提高氢气转化率的措施有___________(答一条即可)。

③能说明上述反应已达化学平衡状态的是___________(填字母)。

A.v(CO)=2v(H2)

B.混合气体密度保持不变

C.反应容器内压强保持不变

D.混合气体的平均摩尔质量不变

(3)PbI2可由Pb3O4和HI反应制备,反应的化学方程式为___________

(4)常温下PbI2饱和溶液中c(I)=2.0×10-3mol·L-1,则Ksp(PbI2)=___________;已知Ksp(PbS)=4.0×10-28,则反应PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I(aq)的平衡常数K=___________

(5)HI的分解反应曲线和液相法制备HI的反应曲线分别如图1和图2所示:

①反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的△H___________(填“>”或“<")0。

②将SO2通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O===4H++SO42-+2I,I2+II3。图2中曲线b所代表的微粒是___________(填微粒符号)。

 

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氮及其化合物如NH3及铵盐、N2H4、N2O4等在中学化学、化工工业、国防等领域占有重要地位。

(1)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为

2N2H4 (g)+ N2O4(g)==3N2(g)+4H2O(g)    △H=-1077 kJ·mol-1

已知相关反应的化学键键能数据如下表所示:

化学键

N-H

N-N

O-H

E/(kJ·mol-1)

390

190

946

460

 

 

①使1 mol N2O4(g)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是________________

②下列能说明2N2H4 (g)+ N2O4(g)==3N2(g)+4H2O(g) △H  达平衡状态的是________

a.混合气体的平均相对分子质量不变     b.V(N2)=3V( N2O4

c.N2H4的质量保持不变                d. △H不再变化

(2)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g) 2NO2(g)。将一定量的N2O4放人恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度的变化如下图所示。

①由图推测该反应的△H_______0(填>”或“<”),理由为____________________________

②图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为108 kPa,则该温度下反应的平衡常数Kp=________________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(3)电解NO2制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。

①阴极的电极反应式为____________________________________________________

②为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充某种化合物——物质A,则A的化学式为________________

 

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