Question

氫氣是清潔的能源，也是重要的化工原料．
（1）以H₂為原料制取氨氣進(jìn)而合成CO（NH₂）₂的反應(yīng)如下：
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.40kJ?mol^-1
2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=+72.49kJ?mol^-1
則N₂（g）、H₂（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成CO（NH₂）₂（s）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）用丙烷和水為原料在電催化下制氫氣，同時得到一種含有三元環(huán)的環(huán)氧化合物A，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．該反應(yīng)也可生成A的同分異構(gòu)體--另一種環(huán)氧化合物B，B的核磁共振氫譜為如圖1中的

 

（填“a”或“b”）．

（3）已知疊氮酸（HN₃）不穩(wěn)定，同時也能與活潑金屬反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：
2HN₃=3N₂↑+H₂↑
2HN₃+Zn=Zn（N₃）₂+H₂↑
2mol HN₃與一定量Zn完全反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成67.2L氣體，其中N₂的物質(zhì)的量為

 

．
（4）已知H₂S高溫?zé)岱纸庵艸₂的反應(yīng)為：H₂S（g）?H₂（g）+1/2S₂（g）
在恒容密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行H₂S的分解實(shí)驗(yàn)：
以H₂S的起始濃度均為c mol?L^-1測定H₂S的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如圖2所示．圖中a為H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系
曲線，b曲線表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時間且未達(dá)到化學(xué)平衡時H₂S的轉(zhuǎn)化率．若985℃時，反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡，此時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，則反應(yīng)速率v（H₂）=

 

（用含c、t的代數(shù)式表示）．
請說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：

 

．
（5）用惰性電極電解煤漿液的方法制H₂的反應(yīng)為：C（s）+2H₂O（l）=CO₂（g）+2H₂（g）現(xiàn)將一定量的1mol?L^-1H₂SO₄溶液和適量煤粉充分混合，制成含碳量為0.02g?mL^-1～0.12g?mL^-1的煤漿液，于圖3所示裝置中進(jìn)行電解（兩電極均為惰性電極）．則A極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律，計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)原子守恒書寫生成物的結(jié)構(gòu)簡式，A的同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)分析氫原子種類判斷氫原子的核磁共振譜；
（3）2mol HN₃與一定量Zn完全反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成67.2L氣體，物質(zhì)的量=

67.2L

22.4L/mol

=3mol，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到；
（4）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，計(jì)算硫化氫的反應(yīng)速率得到氫氣反應(yīng)速率；溫度升高，速率增大，達(dá)到平衡所需時間減�。�
（5）分析圖可知A為陽極，結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式可知是碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳；

解答： 解：（1）①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.40kJ?mol^-1
②2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
③NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=+72.49kJ?mol^-；
依據(jù)蓋斯定律①+②+③得到，N₂（g）、H₂（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成CO（NH₂）₂（s）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為：
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-179.38 kJ?mol^-1；
（2）用丙烷和水為原料在電催化下制氫氣，同時得到一種含有三元環(huán)的環(huán)氧化合物A，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：CH₃CH₂CH₃+H₂O→+2H₂ ；該反應(yīng)也可生成A的同分異構(gòu)體--另一種環(huán)氧化合物B，應(yīng)為，分子中含有兩種氫原子，所以B的核磁共振氫譜中應(yīng)存在兩種氫譜，圖中a符合；

故答案為：CH₃CH₂CH₃+H₂O→+2H₂，a；
（3）生成氮?dú)馕镔|(zhì)的量為x，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成67.2L氣體，物質(zhì)的量=

67.2L

22.4L/mol

=3mol，氣體為氫氣和氮?dú)猓?br />   2HN₃=3N₂↑+H₂↑
   2     3     1
  

2

3

x    x   

1

3

x
  2HN₃+Zn=Zn（N₃）₂+H₂↑
  2                  1
 2（3-

1

3

x-x）        3-

1

3

x-x
2mol HN₃與一定量Zn完全反應(yīng)生成氫氣1mol，得到：
2（3-

1

3

x-x）+

2

3

x=2
x=2mol；
故答案為：2 mol；
（4）H₂S的起始濃度均為c mol?L^-1，反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡，此時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，H₂S（g）?H₂（g）+

1

2

S₂（g），
得到V（H₂）=V（H₂S）=

40% c

t

mol/L?min=

0.4c

t

mol?L^-1?min^-1，隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，溫度升高，反應(yīng)速率加快，轉(zhuǎn)化率增大，達(dá)到平衡所需的時間縮短；
故答案為：0.4c/t mol?L^-1?min^-1，溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的時間縮短；
（5）用惰性電極電解煤漿液的方法制H₂的反應(yīng)為：C（s）+2H₂O（l）=CO₂（g）+2H₂（g）現(xiàn)將一定量的1mol?L^-1H₂SO₄溶液和適量煤粉充分混合，制成含碳量為0.02g?mL^-1～0.12g?mL^-1的煤漿液，A電極為電解池的陽極，電極反應(yīng)為：C+2H₂O-4e^-=CO₂↑+4H⁺；
故答案為：C+2H₂O-4e^-=CO₂↑+4H⁺．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式計(jì)算和蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡，反應(yīng)速率計(jì)算，電解池電極反應(yīng)的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．