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高中 | 分子间作用力题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二
第一章 物质结构 元素周期律
第三节 化学键
分子间作用力
利用$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$合成尿素是$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$资源化的重要途径,可产生巨大的经济价值。
$\rm 20$世纪初,工业上以$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$和$\text{N}{{\text{H}}_{3}}$为原料在一定温度压强下合成尿素,反应过程中能量变化如图。
①反应物液氨$\left[ \text{N}{{\text{H}}_{3}}\left( \text{l} \right) \right]$分子间除存在范德华力外,还存在 $\rm ($填作用力名称$\rm )$。
②写出在该条件下由$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$和$\text{N}{{\text{H}}_{3}}$合成尿素的热化学方程式: 。
分子间氢键 ; $\\text{C}{{\\text{O}}_{\\text{2}}}\\text{(l)}+\\text{2N}{{\\text{H}}_{\\text{3}}}\\text{(g)}=\\text{CO(N}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}{{\\text{)}}_{\\text{2}}}\\text{(l)}+{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O(l)}\\quad \\Delta H={{E}_{\\text{1}}}+{{E}_{\\text{3}}}-{{E}_{\\text{2}}}-{{E}_{\\text{4}}}$
"]]①液氨分子间除存在范德华力外,还存在分子间氢键;
②由图可知,反应①$\text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\text{(l)}+\text{2C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{(l)}=\text{N}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{COON}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{(l)}\quad \Delta H={{E}_{1}}-{{E}_{2}}$,反应②$\text{N}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{COON}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{(l)}=\text{CO(N}{{\text{H}}_{\text{2}}}{{\text{)}}_{\text{2}}}\text{(l)}+{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O(l)}\quad \Delta H=\text{ }{{E}_{3}}-{{E}_{4}}$,则反应①$\rm +$反应②方程式为:$\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{(l)}+\text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\text{(g)}=\text{CO(N}{{\text{H}}_{\text{2}}}{{\text{)}}_{\text{2}}}\text{(l)}+{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O(l)}\quad \Delta H={{E}_{1}}+{{E}_{3}}-{{E}_{2}}-{{E}_{\text{4}}}$;
近年研究发现,电催化$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$和含氮物质可合成尿素,同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下,向一定浓度的$\text{KN}{{\text{O}}_{3}}$溶液通入$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$至饱和,经电解获得尿素,其原理如图所示。
①电解过程中生成尿素的电极反应式为 。
②目前以$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$和$\text{NO}_{3}^{-}$为原料的电化学尿素合成可达到$53\%$的法拉第效率$\left( FE\% \right)$。已知:${FE }\!\!\%=\dfrac{{{Q}_{\text{x}}}\left(生成还原产物 \text{X}所需要的电量 \right)}{{{Q}_{总}}\left( 电解过程中通过的总电量 \right)}\times 100\%$,其中,${{Q}_{\text{x}}}=nF$,$n$表示电解生成还原产物$X$所转移电子的物质的量,$F$表示法拉第常数。则电解时阳极每产生标况下$44.8\,\text{L}$的${{\text{O}}_{2}}$,可获得尿素的质量为 。$\rm ($尿素的相对分子质量:$\rm 60)$
$\\text{2NO}_{\\text{3}}^{-}\\text{+16}{{\\text{e}}^{-}}\\text{+C}{{\\text{O}}_{\\text{2}}}\\text{+18}{{\\text{H}}^{+}}\\text{=CO(N}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}{{\\text{)}}_{\\text{2}}}\\text{+7}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O}$ ; $\\rm 15.9$ $\\rm g$
"]]①电解过程中生成尿素的反应是还原反应,在阴极上发生,电极反应式为$\text{2NO}_{\text{3}}^{-}\text{+16}{{\text{e}}^{-}}\text{+C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+18}{{\text{H}}^{+}}\text{=CO(N}{{\text{H}}_{\text{2}}}{{\text{)}}_{\text{2}}}\text{+7}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$;
②阳极上生成标况下$\rm O_{2}$ $\rm 44.8$ $\rm L$为$\rm 2$ $\rm mol$,电子转移的总物质的量为$\rm 8$ $\rm mol$,根据$FE\%\!\!\text{ =}\dfrac{{{Q}_{\text{X}}}生成还原产物\text{X}所需的电量}{电解过程中通过的总电量}\times \text{100 }\!\!\%=\dfrac{{{n}_{\text{x}}}\text{(生成还原产物x所需的电子的物质的量}\times }{{{n}_{总}}电解过程中的总电子的物质的量}\times \text{100 }\!\!\%\!\!$得出:$nx={{n}_{总}}\times FE\%=8\times 53\%=4.24\,\text{mol}$电子,由电极反应$\text{2NO}_{\text{3}}^{-}\text{+16}{{\text{e}}^{-}}\text{+C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+18}{{\text{H}}^{+}}\text{=CO(N}{{\text{H}}_{\text{2}}}{{\text{)}}_{\text{2}}}\text{+7}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$可知,生成$\rm 1$ $\rm mol$尿素需要转移$\rm 16$ $\rm mol$电子,则转移$\rm 4.24$ $\rm mol$电子可以生成尿素的物质的量为$\rm 4.24\div 16=0.265$ $\rm mol$,可获得尿素的质量为$\rm 0.265$ $\rm mol\times 60$ $\rm g·mol-1=15.9$ $\rm g$;
尿素样品含氮量的测定方法如下。
已知:溶液中$c\left( \text{NH}_{4}^{+} \right)$不能直接用$\text{NaOH}$溶液准确滴定。
①消化液中的含氮粒子是 。
②步骤ⅳ中标准$\text{NaOH}$溶液的浓度和消耗的体积分别为$c$和$V$,计算样品含氮量还需要的实验数据有 。
$\\text{NH}_{\\text{4}}^{+}$ ; 样品的质量,步骤$\\rm iii$所加入$\\rm H_{2}SO_{4}$溶液的体积和浓度
"]]①尿素消化分解生成$\rm NH_{3}$和$\rm CO_{2}$,由于反应中存在浓$\rm H_{2}SO_{4}$,则消化液中含氮粒子为$\text{NH}_{\text{4}}^{+}$;
②除了已知数据外,还需要的是样品的质量、步骤ⅲ所加入$\rm H_{2}SO_{4}$溶液的体积和浓度。
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