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【题目】尿素[CO(NH2)2]是可由无机化合物合成的有机化合物,通常用作植物的氮肥。

(1)合成尿素的主要反应如下:

i.2NH3(g)+CO2(g)(l)(氨基甲酸铵)△H=-159.5kJ·mol-1

ii. (l)(l)+H2O(g)△H=+116.5kJ·mol-1

①CO2和NH3合成尿素的热化学方程式是____。

②工业上提高氨碳比[(原料用量均增大),可以提高尿素的产率,结合反应i~ii,解释尿素产率提高的原因: ____。

(2)某科研小组模拟工业合成尿素,一定条件下,在0.5 L的密闭容器中充入4 mol NH3和1molCO2,测得反应中各组分的物质的量随时间变化如图所示。.

①反应进行到10 min时,用CO2表示反应i的速率v(CO2)=___。

②已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应进行到___min时达到平衡。

③合成尿素总反应的平衡常数为____。

(3)我国研制出金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。

①电极B为___(填“阴”或“阳”)极。

②A电极的电极反应式为____________。

【答案】2NH3(g)+CO2(g)(l)+H2O(g)△H=-43kJ·mol-1 有利于反应ⅰ、ⅱ正向移动,从而提高尿素产率 55 阴 CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+

【解析】

(1)根据盖斯定律及平衡移动原理分析解答;(2)根据速率表达式及平衡常数表达式计算;(3)根据电解质原理分析解答。

(1)①由盖斯定律,CO2和NH2合成尿素的热化学方程式由反应ⅰ+反应ⅱ,可得:2NH3(g)+CO2(g)(l)+H2O(g) △H=-159.5kJ·mol-1+116.5kJ·mol-1=-43kJ·mol-1,故答案为:2NH3(g)+CO2(g)(l)+H2O(g) △H=-43kJ·mol-1;

②根据反应ⅰ和反应ⅱ分析,提高氨碳比[,有利于反应ⅰ、ⅱ正向移动,从而提高尿素产率,故答案为:有利于反应ⅰ、ⅱ正向移动,从而提高尿素产率;

(2)①如图所示,10min时,n(CO2)=0.24mol,则,故答案为:;

②根据图示知,反应ii反应慢,则合成尿素总反应进行到55min时到达平衡,故答案为:55;

③合成尿素总反应的平衡常数为,故答案为:;

(3)①电极B上生成氢气,H元素化合价减低,得电子发生还原反应,所以B电极为阴极,故答案为:阴;

②A电极上CO(NH2)2转换生成N2,N化合价升高,失去电子,作为阳极,电极反应为:

CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+,故答案为:CO(NH2)2-6e-+H2O=3H2↑+N2↑+6H+。

练习册系列答案
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【题目】5﹣二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体,可用于天然物质白柠檬素的合成,一种以间苯三酚为原料的合成反应如下:

甲醇、乙醚和3,5﹣二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表:

(1)反应结束后,先分离出甲醇,再加入乙醚进行萃取,①分离出甲醇的操作是的______;②萃取用到的分液漏斗使用前需__________________并洗净,分液时有机层在分液漏斗的________填(“上”或“下”)层;

(2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤.用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是__,用饱和食盐水洗涤的目的是______;

(3)洗涤完成后,通过以下操作分离、提纯产物,正确的操作顺序是__(填字母);

a.蒸馏除去乙醚 b.重结晶 c.过滤除去干燥剂 d.加入无水CaCl2干燥

(4)固液分离常采用减压过滤.为了防止倒吸,减压过滤完成后应先________________,再______。

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【题目】由反应物X 转化为 Y 或 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是

A.由X→Z反应的ΔH=E2-E1

B.反应2X(g) = 3Y(g)的活化能=E3-E2

C.2X(g) = Z(s) ΔH<E1-E2

D.由图可知,X(g)、Y(g)、Z(g)的稳定性情况为:Z(g)>X(g)>Y(g)

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【题目】氧化钇主要用于制造微波磁性材料、军工材料、光学玻璃和显像管涂料等。工业上通过如下工艺流程用钇矿石(Y2 FeBe2 Si2O10,Y的化合价为+3)制取氧化钇。

已知:i.铍和铝处于元素周期表的对角线位置,化学性质相似;

ii.Fe3+、Y3+形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:

离子

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Fe3+

2.1

3.1

Y3+

6.0

8.3

(1)用氧化物的形式表示Y2 FeBe2 Si2O10为___, 钇矿石在熔融前要粉碎,目的是___。

(2)共熔时通人氧气的作用是_________。

(3)滤液I中溶质的主要成分是___ ( 假设钇矿石恰好与NaOH完全反应)。

(4)用氨水调节pH=a时,a的取值范围是_____,设计实验证明滤渣I沉淀完全: _______________。

(5)煅烧草酸钇时发生分解反应,其固体产物为氧化钇,气体产物能使澄清石灰水变浑浊。写出草酸钇[Y2(C2O4)3·nH2O]煅烧的化学方程式:_____________。

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【题目】“异丙苯氧化法”生产丙酮和苯酚的合成路线如下,各反应的原子利用率均为100%。下列说法正确的是

A. X的分子式为C3H8B. Y与异丙苯可用酸性KMnO4溶液鉴别

C. CHP与CH3COOH含有相同的官能团D. 可以用分液的方法分离苯酚和丙酮

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【题目】某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示.下列说法正确的是

A. 加入Na2SO4可使溶液由a点变到b点

B. 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点

C. d点无BaSO4沉淀生成

D. a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp

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【题目】元素锰(Mn)在溶液中主要以Mn2+(近无色)、MnO4-(紫红色)、MnO42-(绿色)等形式存在,MnO2(棕黑色)、MnCO3(白色)为难溶于水的固体。回答下列问题:

(1)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义,有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法推算。现根据下列3个热化学反应方程式:

①MnO2(s)+CO(g)=MnO(s)+CO2(g) H=﹣150.6kJ/mol

②Mn3O4(s)+CO(g)=3MnO(s)+CO2(g) H=﹣54.4kJ/mol

③3Mn2O3v+CO(g)=2Mn3O4(s)+CO2(g) H=﹣142.3kJ/mol

写出CO气体还原MnO2固体得到Mn2O3固体和CO2气体的热化学反应方程式:_________

(2)①一定温度下,在5L的密闭容器中放入足量碳酸锰(固体所占体积忽略不计)发生反应:MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g),若前2min 内生成MnO的质量为7.1 g,则该段时间内v(CO2)=____________mol·L-1·min-1。

②保持温度不变,若t0时刻达到平衡时,CO2浓度为cmol/L;t1时刻,将容器体积缩小为原来的一半并固定不变,在t2时刻再次达到平衡,则下列图像正确的是_____(填字母)。

(3)已知Fe3+、Al3+、Mn2+的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如下表所示,当Al3+完全沉淀时,若要使Mn2+不沉淀,则Mn2+的最大浓度为_______________。(已知:Ksp[Mn(OH)2] = 1.9×1013)

氢氧化物

Fe(OH)3

Al(OH)3

Mn(OH)2

开始沉淀pH

1.8

4.1

8.3

完全沉淀pH

3.2

5.0

9.8

(4)高锰酸钾在不同的条件下发生的反应如下:

MnO4-+5e-+8H+==Mn2++4H2O

MnO4-+3e-+2H2O==MnO2↓+4OH-;

MnO4-+e-==MnO42-

①从上述三个半反应中可以得出的结论是_______________。

②将SO2通入高锰酸钾溶液中,观察到的现象是________。

(5)向酸性高锰酸钾溶液中加入草酸溶液,开始时反应缓慢,稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是_______________,写出反应的离子方程式____________________。

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【题目】由硫铁矿(主要成分:FeS2和SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下:

下列说法不正确的是( )

A. 过程1,废气中含SO2

B. 过程2,试剂a为稀硫酸

C. 过程3,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+

D. 过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾

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【题目】碘量法测定废水中硫化物的实验装置如图所示。

Ⅰ.取样、吹气、固硫

按右图连接好装置,检查气密性。取足量的醋酸锌吸收液于两支吸收管中,取100mL水样于反应器中,通入氮气一段时间后,向反应器中加入10mL盐酸,加热,反应后继续通入氮气。

已知:废水中的硫化物在酸性条件下易转化为剧毒的硫化氢,醋酸锌可用于完全吸收硫化氢生成硫化锌沉淀。回答下列问题:

(1)图中反应器的名称是________,反应后继续通入氮气的目的是________,反应器加热温度不能高于的原因是________。

Ⅱ.滴定、分析

关闭氮气后,往两支吸收管中各加入的碘标准溶液50mL(过量),静置。加入淀粉指示液,用的硫代硫酸钠标准溶液对两支吸收管中的液体进行滴定,共消耗,溶液。

(2)加入碘标准溶液时吸收管中发生反应的化学方程式为________。

(3)滴定终点的现象为________。

(4)废水中硫的含量为________。若只使用一支吸收管,可能致测定结果偏________(填“高”或“低”。)

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