综合题15.0分
化学

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.

12.Ⅰ.氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。

(1)海洋中的氮循环起始于氮的固定,其中属于固氮作用的一步是     (填图中数字序号)。

(2)有氧时,在硝化细菌作用下,NH4+可实现过程④的转化,将过程④的离子方程式补充完整:________NH4+ + 5O2 == 2NO2- + ________H+ +__________+__________

13.Ⅱ.工业合成氨原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图。

(1)曲线a对应的温度是            

(2)关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是                 

A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率 

B.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)

C.M点比N点的反应速率快

D.由曲线a可知,当压强增加到100 MPa以上,NH3的物质的量分数可达到100%

(3)如果N点时c(NH3)=0.2mol·L-1,N点的化学平衡常数K=          L2/mol2 (精确到小数点后两位)

14.Ⅲ.尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的高效氮肥,工业上以NH3、CO2为原料生产尿素,该反应实际为两步反应:

第一步:2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s)   ΔH=-272kJ·mol-1

第二步:H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)   ΔH=+138kJ·mol-1

(1)写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式:_________________________

(2)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L的密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:

①反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=                mol/(L·min)。

②已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第_________步反应决定,总反应进行到_________min时到达平衡。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)②

(2) 4NH4+ + 5O2 = 2NO2- + 6H+ + N2O + 5H2O

解析

       将空气中的游离氮转化为化合态氮的过程,称为固氮(nitrogen fixation) ,分为人工固氮和天然固氮 两种。人工固氮是指工业上通常用H2和N2 在催化剂、高温、高压下合成氨;、天然固氮是指闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮,一次闪电能生成80~1500kg的一氧化氮。这也是一种自然固氮。自然固氮远远满足不了农业生产的需求。

考查方向

氮的固定、化学方程式的配平

解题思路

根据题目相关信息判断反应发生情况。

易错点

氮的固定

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)200℃

(2)AB

(3)0.93

解析

(1)正反应放热,降低温度,反应往正反应方向进行,故而氨气的质量分数越来越大。

(2)A、分离出氨气,反应物浓度减小,反应往正方向进行,氢气的平衡转化率增大;

B、Q、M在同一条平衡曲线上,平衡常数大小相等,M、N压强相同,从N到是降低温度,反应往正反应方向进行,平衡常数增大;

C、反应速率还和时间有关;

D、可逆反应达不到100%。

考查方向

可逆反应和化学平衡移动

解题思路

根据题目相关信息判断反应发生情况。

易错点

化学平衡移动

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)2NH3(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(NH2)2 (s)  ΔH=-134kJ/mol)

(2)①0.148  ② 二    55

解析

(1)第一步+第二步得:2NH3(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(NH2)2 (s)  ΔH=-134kJ/mol)

(2)①v=n/(v.t)=(1mol-0.26mol)÷0.5L÷10min=0.148mol/(L·min)②第二步反应越慢生成的尿素越多;读图知反应到55分钟时达到平衡。

考查方向

考察化学平衡移动的读图能力

解题思路

根据题目相关信息判断反应发生情况。

易错点

化学平衡移动