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文檔簡(jiǎn)介
1、.【例題1】合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為:n2(g)+3h2(g)2nh3(g)h=-92.2 kj/mol。合成氨工業(yè)中原料氣n2可從空氣中分離得到,h2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得。我國(guó)合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為:催化劑鐵觸媒,溫度400500 ,壓強(qiáng)3050 mpa。回答下列問題:(1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到3050 mpa的原因是_。從平衡移動(dòng)原理分析,低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化,實(shí)際生產(chǎn)中采用400500 的高溫,原因之一是考慮到催化劑的催化活性,原因之二是_。(2)500 、50 mpa時(shí),在容積為v l的容器
2、中加入n mol n2、3n mol h2,反應(yīng)達(dá)平衡后測(cè)得平衡常數(shù)為k,此時(shí)n2的轉(zhuǎn)化率為x。則k和x的關(guān)系滿足k=_。(3)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以n2、h2為電極反應(yīng)物,以hclnh4cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池。請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式_。(4)已知h2(g)、 co(g)、ch4(g)三種物質(zhì)的燃燒熱分別是-285.8 kjmol-1、-283.0 kjmol-1、-890.3 kjmol-1,1 mol h2o(g)轉(zhuǎn)變?yōu)? mol h2o(l)時(shí)放出44.0 kj熱量。甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:ch4(g)+h2o(g)=co(g)+3h2(g)。
3、那么該反應(yīng)的反應(yīng)熱h_0 (填“”“=”或“解析:(1)工業(yè)合成氨是化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的一個(gè)具體應(yīng)用。既要考慮理論知識(shí),又要兼顧實(shí)際生產(chǎn)。(2)n2+3h22nh3起始 n 3n 0平衡 n(1-x) 3n(1-x) 2nx轉(zhuǎn)化 nx 3nx 2nx由化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式得k= 將平衡時(shí)的數(shù)據(jù)代入,可得出k和x的關(guān)系:;(3)正極為得電子反應(yīng),化合價(jià)降低,可分析為n2從0價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)?3價(jià)的nh4+;(4)本題運(yùn)用蓋斯定律來(lái)解,由題給數(shù)據(jù)可寫出其熱化學(xué)方程式:ch4(g)+2o2(g)=co2(g)+2h2o(l)h=-890.3 kj/molco(g)+1/2o2(g)=co2(g)h=-28
4、3 kj/molh2(g)+1/2o2(g)=h2o(l)h=-285.8 kj/molh2o(g)=h2o(l)h=-44.0 kj/mol將-3+可得h0?!纠?】選擇使用下列儀器、藥品驗(yàn)證由銅和適量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含有no(n2和o2的用量可自由控制)已知: no+no2+2oh-=2no2-+h2o;氣體液化溫度no2:21, no:-152 (1)現(xiàn)有甲、乙、丙3位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了以下3個(gè)實(shí)驗(yàn)方案(用儀器的連接順序表示)。甲:acfdb 乙:abce 丙:afdb請(qǐng)回答:甲、乙、丙3位同學(xué)提出的實(shí)驗(yàn)方案是否能驗(yàn)證cu與適量濃硝酸反應(yīng),產(chǎn)生的氣體中含有no(填“能”或“不能”)。甲
5、 ,乙 ,丙 ;(2)反應(yīng)前先通足量n2,其目的是 ;(3)確認(rèn)氣體中含有no的現(xiàn)象是 。答案:(1)能; 不能; 不能;(2)排盡整個(gè)裝置中的空氣,防止產(chǎn)生的no被空氣中的o2氧化;(3)(d)裝置中通入o2后有紅棕色氣體生成解析:考察實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)劣的判斷【例題3】尿素co(nh2)2是首個(gè)由無(wú)機(jī)物人工合成的有機(jī)物。(1)工業(yè)上尿素co2和nh3,在一定條件下合成,其反應(yīng)方程式為_。(2)當(dāng)氨碳比 =4、co2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如下圖所示。a點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆(co2) _b點(diǎn)的正反應(yīng)速率為v正(co2)(填“大于”、“小于”或“等于”)nh3的平衡轉(zhuǎn)化率為_。(3)人工腎臟可用間接電化
6、學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素,原理如下圖。電源的負(fù)極為_(填“a”或“b”)。陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為_、_。電解結(jié)束后,陰極室溶液的ph與電解前相比將_;若兩極共收集到氣體13.44l(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則除去的尿素為_g(忽略氣體的溶解)。答案:(1)2nh3+co2co(nh2)2+h2o(2)小于30%(3)b6cl-6e-=3cl2co(nh2)2+3cl2+h2o=n2+co2+6hcl不變7.2解析:(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí)不難寫出co2和nh3合成co(nh2)2的化學(xué)方程式為2nh3+co2co(nh2)2+h2o。(2)由co2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖可知在a點(diǎn)時(shí)反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)仍
7、將繼續(xù)正向進(jìn)行,故v逆(co2)小于b點(diǎn)平衡時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率;設(shè)co2的初始物質(zhì)的量為a,則nh3的初始物質(zhì)的量為4a2nh3+co2co(nh2)2+h2o起始/mol 4a a轉(zhuǎn)化/mol 1.2a 0.6a平衡/mol 2.8a 0.4a平衡時(shí)nh3轉(zhuǎn)化率為 。(3)根據(jù)電解池中陰離子在陽(yáng)極放電和陽(yáng)離子在陰極放電的規(guī)律和本題圖中的電極產(chǎn)物h2和cl2可以判斷出a為電源的正極,b為電源的負(fù)極,故陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為:6cl-6e-=3cl2 co(nh2)2+3cl2+h2o=n2+co2+6hcl;陰極反應(yīng)為6h2o+6e-=6oh-+3h2(或6h+6e-=3h2)陽(yáng)極反應(yīng)為6cl
8、-6e-=3cl2co(nh2)2+3cl2+h2o=n2+co2+6hcl根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的oh-、h+的數(shù)目相等,陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的h+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與oh-恰好反應(yīng)生成水,所以陰極室中電解前后溶液的ph不變;由上述反應(yīng)式可以看出,轉(zhuǎn)移6 mol e-時(shí),陰極產(chǎn)生3 mol h2,陽(yáng)極產(chǎn)生1 mol n2和1 mol co2,故電解收集到的13.44 l氣體中v(n2)=v(co2)=13.44 l/3 =2.688 l,即n(n2)=n(co2)= =0.12 mol根據(jù)方程式co(nh2)2+3cl2+h2o=n2+co2+6hcl可知生成0.12 mo
9、l n2所消耗的co(nh2)2的物質(zhì)的量也為0.12 mol,其質(zhì)量為:mco(nh2)2=0.12 mol60 gmol-1=7.2 g?!纠}4】以硫鐵礦(主要成分為fes2)為原料制備氯化鐵晶體(fecl36h2o)的工藝流程如下:回答下列問題:(1)在一定條件下,so2轉(zhuǎn)化為so3的反應(yīng)為2so2(g)+o2(g)2so3(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k=_;過量的so2與naoh溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量,其目的是_、_。(3)通氯氣氧化時(shí),發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為_;該過程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收,尾氣中污染空氣的氣體為_(寫化學(xué)式)。
10、答案.(1)k= so2+naoh=nahso3(2)提高鐵元素的浸出率抑制fe3+水解(3)cl2+2fe2+=2cl-+2fe3+cl2、hcl解析:(1)化學(xué)平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積,故該反應(yīng)的k=;過量二氧化硫與naoh溶液反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉:naoh+so2=nahso3;(2)酸溶時(shí)保持鹽酸過量是為了使鐵的化合物充分溶解,轉(zhuǎn)化為離子,后續(xù)過程保持酸過量是為了抑制fe3+水解;(3)氯氣氧化亞鐵離子生成三價(jià)鐵離子和氯離子;(4)尾氣中含未反應(yīng)的氯氣和揮發(fā)出的酸性氯化氫氣體?!纠}5】在研究性學(xué)習(xí)中,用稀hno3與cu反應(yīng)來(lái)制備no氣體。有兩位學(xué)生設(shè)計(jì)了如下圖所
11、示兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置(a)和(b)?;卮鹩嘘P(guān)問題:(1)寫出銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。(2)如果采用(a)裝置,若加入20ml 6mol/lhno3和2g薄銅片,在反應(yīng)開始時(shí),可觀察到水槽內(nèi)的導(dǎo)管中水面先慢慢上升到一定高度,此后又回落,然后有氣泡從導(dǎo)管口冒出。試說(shuō)明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因:_。(3)如果采用(b)裝置,請(qǐng)將有關(guān)操作補(bǔ)充完全:將活塞打開,從u形管的長(zhǎng)管口注入稀硝酸,一直注到_為止。關(guān)閉活塞,用酒精燈在_微熱,當(dāng)反應(yīng)發(fā)生時(shí),立即撤去酒精燈。反應(yīng)在什么情況下可以自動(dòng)停止?可以在何處觀察到無(wú)色的no氣體?_。如果再將分液漏斗的活塞慢慢打開,可立即觀察到哪些明顯現(xiàn)象?_。如果需再獲得no與已
12、生成的no2鮮明對(duì)照的實(shí)驗(yàn)效果,應(yīng)_(填操作)。答案:(1)3cu+8hno3(稀)=3cu(no3)2+2no+4h2o(2)由于反應(yīng)開始時(shí)產(chǎn)生的no與燒瓶?jī)?nèi)空氣中o2作用生成no2, no2溶于水并與水反應(yīng)使裝置內(nèi)氣壓減少,水倒吸入至一定高度后,生成的no排出導(dǎo)管口。(3)u形管短管中充滿液體u形管底部當(dāng)硝酸與銅絲脫離接觸時(shí)反應(yīng)自動(dòng)停止,在u形管短管上部可以觀察到無(wú)色nou形管長(zhǎng)管內(nèi)液面下降,短管內(nèi)液面上升,在分液漏斗中可觀察到紅棕色氣體關(guān)閉分液漏斗活塞【例6】 1,2,3,4四氫化萘的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是,分子式是c10h12。常溫下為無(wú)色液體,有刺激性氣味,沸點(diǎn)207,不溶于水,是一種優(yōu)良的溶劑
13、,它與液溴發(fā)生反應(yīng):c10h12+4br2c10h8br4+4hbr。生成的四溴化萘常溫下為固態(tài),不溶于水。有人用四氫化萘、液溴、蒸餾水和純鐵粉為原料,制備少量飽和氫溴酸溶液,實(shí)驗(yàn)步驟如下: 按一定質(zhì)量比把四氫化萘和水加入適當(dāng)?shù)娜萜髦?,加入少量純鐵粉。 慢慢滴入液溴,不斷攪拌,直到反應(yīng)完全。 取下反應(yīng)容器,補(bǔ)充少量四氫化萘,直到溶液顏色消失。過濾,將濾液倒入分液漏斗,靜置。 分液,得到的“水層”即氫溴酸溶液?;卮鹣旅鎲栴}:(1)下面示意圖中的裝置,適合步驟和操作的是 ;(2)步驟中如何判斷“反應(yīng)完全” ;(3)步驟中補(bǔ)充少量四氫化萘的目的是 ;(4)步驟中過濾后得到的固體物質(zhì)是 ;(5)已知在
14、實(shí)驗(yàn)條件下,飽和氫溴酸水溶液中氫溴酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是66%,如果溴化反應(yīng)進(jìn)行完全,則步驟中四氫化萘和水的質(zhì)量比約是1: (保留小數(shù)點(diǎn)后1位)。答案:(1)d(2)加入的液溴顏色基本不褪(3)除去過量的溴(4)四氫化萘、鐵粉(5)1.3解析:考察有機(jī)實(shí)驗(yàn)的判斷。 例7 以濃硫酸、濃硝酸、粗銅、水和空氣為原料可制得硫酸銅(cuso45h2o)。制取硫酸銅晶體的過程如下圖所示。(1)寫出制取硫酸銅的總反應(yīng)方程式 。(2)在上述生產(chǎn)過程中,被循環(huán)使用的物是 。(3)請(qǐng)你選用下列適宜的裝置來(lái)模擬上述生產(chǎn)過程。將它們的編號(hào)填入方框。答案:(1)2cu+o2+2h2so4=2cuso4+2h2o;(2)hno3
15、;(3)b、a 解析:考察對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的選擇。 【例7】 某同學(xué)通過下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),推斷so2與na2o2反應(yīng)的產(chǎn)物,已知so2可由濃h2so4與na2so3反應(yīng)制取,na2o2完全反應(yīng)。(1)怎樣確定反應(yīng)中是否有o2生成? ;(2)裝置b的作用是 ;裝置d的作用是 ;(3)該同學(xué)為了確定另一產(chǎn)物是na2so3還是na2so4,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:你認(rèn)為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是否合理,理由。(4)若你認(rèn)為不合理,請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)合理實(shí)驗(yàn)來(lái)確定產(chǎn)物(括號(hào)內(nèi)填加入物質(zhì),方框內(nèi)填現(xiàn)象);若你認(rèn)為合理,可不回答此問。答案:(1)用帶火星的木條靠近干燥管口a,觀察是否復(fù)燃。(2)干燥so2,防止水蒸氣進(jìn)入c裝置與na2o2
16、反應(yīng);防止空氣中水蒸氣進(jìn)入c裝置與na2o2反應(yīng)生成o2;同時(shí)吸收過量的so2,防止干擾o2的檢驗(yàn)和污染空氣。(3)不合理,固體中有na2so3時(shí)也具有此現(xiàn)象(4)鹽酸,無(wú)明顯現(xiàn)象 bacl2溶液或ba(no3)2溶液,白色沉淀解析:考察檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。 【例8】 某課外活動(dòng)小組加熱炭粉(過量)和氧化銅的混合物,再用下圖裝置,對(duì)獲得的銅粉(含炭)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖中鐵架臺(tái)等裝置已略去。請(qǐng)你幫助他們完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)化學(xué)方程式在c中加入樣品標(biāo)本w克,d中裝入藥品后并稱量為m1g。連接好儀器后,檢查氣密性/打開a的活塞,慢慢滴加溶液。對(duì)c進(jìn)行加熱。當(dāng)c中藥品充分反應(yīng)后。關(guān)閉a的活塞。停止加熱:冷卻后,稱量d的質(zhì)量為m2克。/(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?。(2)實(shí)驗(yàn)用品:儀器:天平、分液漏斗、錐形瓶、硬質(zhì)玻璃管、干燥管、酒精燈、洗氣瓶等,藥品:紅褐色銅粉(含炭)樣品、過氧化氫溶液、二氧化錳、堿石灰、濃硫酸等。(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(見表1)表1 實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及化學(xué)方程式:(4)計(jì)算:樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)_。(用含w、m1、m2的代數(shù)式表示。)(5)問題和討論:實(shí)驗(yàn)完成
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