當(dāng)前位置： 2023年湖南省茶陵一中高考化學(xué)模擬試卷（七）> 試題詳情

合成氨反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）是目前最有效的工業(yè)固氮方法，解決數(shù)億人口生存問題。
（1）反應(yīng)歷程中各步勢能變化如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用“ad”表示。

該歷程中反應(yīng)速率最慢步驟的化學(xué)方程式為
N_ad+3H_ad=NH_ad+2H_ad
N_ad+3H_ad=NH_ad+2H_ad
。
（2）在t°C、壓強(qiáng)為0.9MPa條件下，向一恒壓密閉容器中通入氫氮比為3的混合氣體，體系中氣體的含量與時間變化關(guān)系如圖所示：

①反應(yīng)20min達(dá)到平衡，試求0～20min內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率v（NH₃）=
0.005
0.005
MPa?min^-1，該反應(yīng)的K_p=
0.23MPa^-2
0.23MPa^-2
（保留小數(shù)點后兩位）。（K_p為以分壓表示的平衡常數(shù)）
②以下敘述能說明該條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
acd
acd
。
a.氨氣的體積分?jǐn)?shù)保持不變
b.容器中氫氮比保持不變
c.氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
d.氣體密度保持不變
③若起始條件相同，在恒容容器中發(fā)生反應(yīng)，則達(dá)到平衡時H₂的含量符合圖中點
g
g
（填“d”、“e”、“f”或“g”）。
（3）利用催化劑通過電化學(xué)反應(yīng)在室溫下合成氨的原理如圖所示，該裝置中陰極的電極反應(yīng)式為
N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃
N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃
。

（4）25℃時用氨水吸收甲酸可得到HCOONH₄溶液。已知25℃時酸的電離常數(shù)K_a=1.75×10^-5，NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=2×10^-5。計算反應(yīng)NH₃?H₂O+HCOOH?COO^-+
NH
+
4
+H₂O 的平衡常數(shù)K=
3.5×10⁴
3.5×10⁴
。

【考點】化學(xué)平衡的計算；化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷；電解原理；弱電解質(zhì)的電離平衡．

【答案】N_ad+3H_ad=NH_ad+2H_ad；0.005；0.23MPa^-2；acd；g；N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；3.5×10⁴

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：27引用：3難度：0.5

相似題

1．Ⅰ.（1）苯與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)生成苯磺酸，苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯，磺化反應(yīng)與硝化反應(yīng)不同，是可逆反應(yīng)。已知：H₂SO₄（濃硫酸）+，要使反應(yīng)向某一方向進(jìn)行，需采用不同的條件，要使苯磺酸重新轉(zhuǎn)變成苯和硫酸，需采用的條件是

（請寫出兩點）。
（2）苯的磺化反應(yīng)的特點是反應(yīng)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)楸交撬崤c恢復(fù)為苯所越過的能壘差別不大（如圖1所示）。

苯的硝化反應(yīng)歷程與苯的磺化反應(yīng)部分相似，但中間體都轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，反應(yīng)是不可逆的，在圖2上畫出硝化反應(yīng)的不可逆過程（表示出中間體的能量）

。
（3）發(fā)煙硫酸與苯反應(yīng)最快，在常溫下即可與苯發(fā)生磺化反應(yīng)，生成苯磺酸：H₂SO₄（發(fā)煙硫酸）+，當(dāng)發(fā)煙硫酸和苯按1：1反應(yīng)達(dá)到平衡后產(chǎn)生的苯磺酸的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為26%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為

。
Ⅱ．苯胺是苯的又一重要的取代產(chǎn)物，一步法合成苯胺的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
相關(guān)反應(yīng)如下：
①，反應(yīng)①常溫下不自發(fā)。
（4）往反應(yīng)①中加入H₂O₂（l）后，所得反應(yīng)（簡稱反應(yīng)②，下同）在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，原因是

（已知反應(yīng)①、②都是一步法合成苯胺的方法）。
（5）下列描述正確的是

。
A．升高溫度反應(yīng)①的平衡常數(shù)增大
B．加壓有利于反應(yīng)①、②的平衡正向移動
C．反應(yīng)①中加入H₂O₂（l）后平衡正向移動
D．增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：17引用：1難度：0.5
解析
2．苯的結(jié)構(gòu)特點決定了苯容易發(fā)生取代反應(yīng)，因此研究苯的取代產(chǎn)物及反應(yīng)機(jī)理具有重要意義。
Ⅰ．（1）苯與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)生成苯磺酸，苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯，磺化反應(yīng)與硝化反應(yīng)不同，是可逆反應(yīng)。已知：H₂SO₄（濃硫酸）+
室溫
+H₂O，要使反應(yīng)向某一方向進(jìn)行，需采用不同的條件，要使苯磺酸重新轉(zhuǎn)變成苯和硫酸，需采用的條件是

、

。（請寫出兩點）
（2）苯的磺化反應(yīng)的特點是反應(yīng)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)楸交撬崤c恢復(fù)為苯所越過的能壘差別不大（如圖1所示）。苯的硝化反應(yīng)歷程與苯的磺化反應(yīng)部分相似，但中間體都轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，反應(yīng)是不可逆的，在圖2上畫出硝化反應(yīng)的不可逆過程（表示出中間體的能量）

。
（3）發(fā)煙硫酸與苯反應(yīng)最快，在常溫下即可與苯發(fā)生磺化反應(yīng)，生成苯磺酸：H₂SO₄（發(fā)煙硫酸）+
室溫
+H₂O，當(dāng)發(fā)煙硫酸和苯按1：1反應(yīng)達(dá)到平衡后產(chǎn)生的苯磺酸的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為26%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為

。
Ⅱ．苯胺是苯的又一重要的取代產(chǎn)物，一步法合成苯胺的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。相關(guān)反應(yīng)如下：
①（l）+NH₃?H₂O（l）
催化劑
（l）+H₂↑（g）+H₂O（1），反應(yīng)①常溫下不自發(fā)。
（1）反應(yīng)①是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，判斷并說明理由：

。
（2）往反應(yīng)①中加入H₂O₂（l）后，所得反應(yīng)（簡稱反應(yīng)②，下同）在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，原因是

。（已知反應(yīng)①、②都是一步法合成苯胺的方法）
（3）下列描述正確的是

。
A．升高溫度反應(yīng)①的平衡常數(shù)增大
B．加壓有利于反應(yīng)①、②的平衡正向移動
C．反應(yīng)①中加入H₂O₂（1）后平衡正向移動
D．增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：13引用：1難度：0.6
解析

3．煉鐵高爐用焦炭為還原料使Fe₂O₃還原為鐵，已知：
Ⅰ．C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172kJ?mol^-1
Ⅱ．298K時，相關(guān)反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表。

熱力學(xué)數(shù)據(jù) 反應(yīng)①2Fe₂O₃（s）+3C（s）═4Fe（s）+3CO₂（g）反應(yīng)②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）

△H/kJ?mol^-1 +468 △H₂

△G/kJ?mol^-1 +301 -29

△S/J?mol^-1K^-1 +558 +15

（1）反應(yīng)②的焓變△H₂的值為

。
（2）反應(yīng)①和反應(yīng)②中

（填“①”或“②”）代表高爐煉鐵的主要反應(yīng)，理由是

。
（3）反應(yīng)①的△S遠(yuǎn)大于反應(yīng)②的原因是

。
（4）高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，經(jīng)除塵后，主要成分為CO、CO₂、N₂，其中可燃成分CO體積分?jǐn)?shù)約占25%，CO₂、N₂分別占15%、60%左右。在100kPa下，F(xiàn)e₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）在高爐內(nèi)反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p=

（K_p為以分壓表示的平衡常數(shù)，保留兩位小數(shù)）。欲進(jìn)一步提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施

。
a.適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度
b.及時移出體系中的CO₂
c.加入合適的催化劑
d.增大Fe₂O₃的量
（5）高爐煤氣中N₂、CO₂的含量較高，利用CO前需要對CO進(jìn)行富集，實現(xiàn)CO與CO₂和N₂的分離。CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以亞銅為活性組分負(fù)載在各種載體上，然后采用變壓吸附（PSA）方式在含N₂體系中脫出CO．如圖是變壓吸附回收高爐煤氣中CO的流程圖。

PSA-Ⅰ吸附CO₂時間對PSA-Ⅱ中CO回收率的影響見圖，由此可見，為了保證載體亞銅吸附劑對CO的吸附和提純要求，應(yīng)采取的措施是

，“放空氣體”的主要成分為

．若用飽和Na₂CO₃溶液作吸收劑脫除CO₂時，初期無明顯現(xiàn)象，后期有固體析出。

①溶液中離子濃度關(guān)系正確的是

。（選填字母）
a.吸收前：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）
b.吸收初期：2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）=c（Na⁺）
c.吸收全進(jìn)程：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）
②后期析出固體的成分是

。

發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：11引用：1難度：0.4

解析

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熱力學(xué)數(shù)據(jù)	反應(yīng)①2Fe₂O₃（s）+3C（s）═4Fe（s）+3CO₂（g）	反應(yīng)②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
△H/kJ?mol^-1	+468	△H₂
△G/kJ?mol^-1	+301	-29
△S/J?mol^-1K^-1	+558	+15