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【化学—选修2:化学与技术】硝酸铵可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等,工业制...

【化学—选修2:化学与技术】硝酸可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等,工业制取硝酸的工艺流程如下:

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(l)合成氨气的工业设备名称是        ,设备中设置热交换器的目的是                ,合成氨的原料气必须先脱硫,目的是                         

(2)吸收塔中反应的化学方程式为                从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是

(3)生产硝酸的过程中常会产生氮的氧化物,可用如下三种方法处理:

方法一:碱性溶液吸收法

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2

方法二:NH3还原法

满分5 manfen5.com(NO也有类似的反应)

方法三:甲烷吸收法

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上述三种方法中,方法一的主要缺点是                         

方法三和方法二相比,方法三的缺点是                         

(4)工业上也可以通过电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。

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①图中通入NH3的目的是                         

②若维持电流强度为3A,电解2小时,理论上可制得NH4NO3的最大质量为            g。(已知F=96500C·mol一l

(5)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。己知:NH3制NO的产率是94%,NO制HNO3的产率是89%,则制HNO3所用NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的百分比为            

 

(l)合成塔,充分利用热能,防止催化剂中毒(2)2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O==2HNO3+NO(或4NO+3O2+2H2O==4HNO3),可使NO循环利用,提高原料的利用率(3)单独的NO不能被吸收;耗能高(4)①为使电解产物全部转化为硝酸铵②6.0g(5)54.4% 【解析】 试题分析:(l)合成氨气的工业设备名称是合成塔,合成氨的反应为放热反应,故设备中设置热交换器的目的是充分利用热能,合成氨反应的催化剂为铁触媒,合成氨的原料气必须先脱硫,目的是防止催化剂中毒。 (2)吸收塔中反应的化学方程式为2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O==2HNO3+NO(或4NO+3O2+2H2O==4HNO3),从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是可使NO循环利用,提高原料的利用率。 (3)根据三种方法的原理分析,方法一的主要缺点是单独的NO不能被吸收,只有和NO2一起被碱液吸收;方法三和方法二相比,方法三发生的反应为吸热反应,缺点是耗能高。 (4)①电解NO制备硝酸铵,阳极反应为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,阴极反应为:NO +5e- +6H+=NH4++H2O,从两极反应可看出若要使电子得失守恒,阳极产生的NO3-的量大于阴极产生的NH4+的量,为使电解产物全部转化为硝酸铵应补充适量的氨气。②维持电流强度为3A,电解2小时,流经电路中电子的物质的量为3A×7200s÷96500C·mol一l,由阳极反应知生成NO3—的物质的量为3A×7200s÷96500C·mol一l÷3,即为生成NH4NO3的物质的量,则理论上可制得NH4NO3的最大质量为3A×7200s÷96500C·mol一l÷3×80g/mol=6.0g。 (5)设用于制HNO3的NH3的物质的量为1mol,根据原子守恒得关系式:NH3——HNO3,又NH3制NO的产率是94%,NO制HNO3的产率是89%,则制得HNO3的物质的量为1mol×94%×89%=0.8366mol,由反应NH3+HNO3==NH4NO3知与HNO3反应的NH3的物质的量为0.8366mol,消耗NH3的总物质的量为1.8366mol,又氨气的质量之比等于其物质的量之比,则制HNO3 所用NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的百分比为1/1.8366×100%=54.4%。 考点:考查化学与技术,合成氨工业,硝酸铵的制备,化学计算。  
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回答下列问题:

I、向FeSO4溶液中滴加少量NaOH溶液时,析出的白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。

1)Fe2+离子在水溶液中呈现的颜色是              ;Fe(OH)2转化为红褐色沉淀的化学方程式为            

(2)有人认为白色沉淀迅速变为灰绿色的原因是Fe(OH)2凝胶吸附了溶液中过量的Fe2+离子。为探究该观点的正确性,设计如下两个实验:

①向盛有NaOH溶液的试管中加入少量FeSO4溶液,若该观点正确,应观察到的现象是            

②己知胶体粒子的吸附能力随温度升高而下降。向盛装FeSO4溶液的试管中滴加少量NaOH溶液,析出白色沉淀,沉淀迅速变为灰绿色,将此试管小心加热,若观察到                   ,则说明上述解释成立。

II、二茂铁的化学式为(C5H5)2Fe,它是一种橙黄色针状晶体,熔点173--1740C1000C以上显著升华,沸点249℃,不溶于水,可溶于甲醇、乙醇、乙醚和苯等有机溶剂,可作高性能的火箭燃料添加剂。实验室制备二茂铁的反应原理为:满分5 manfen5.com

实验装置如图所示(加热及磁力搅拌装置未画出)。

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(3)通入氮气的目的是                KOH固体所起的作用是使环戊二烯(C5H6)脱去质子,另一个作用是

(4)下列有关反应开始和结束的实验操作合理的是            (填编号)。

a.先加热,再通冷凝水   b.先通冷凝水,再加热

c.先停止加热,再停止通冷凝水 d.先停止通冷凝水,再停止加热

5)反应后可用乙醚萃取、蒸馏分离得到二茂铁粗产品,若欲进一步提纯,最简单的方法是        ;若本次实验取用环戊二烯(密度为0.877g·cm-3) 6.6mL其它物质足量,所得产品质量为5.0 g,则产率为        (保留3位有效数字)。

 

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二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一。

(l)目前工业上使用的捕碳剂有NH3和(NH42CO3,它们与CO2可发生如下可逆反应:

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则K3          (用含Kl、K2的代数式表示)。

(2)利用CO2制备乙烯是我国能源领域的一个重要战略方向,具体如下:

方法一:CO2催化加氢合成乙烯,其反应为:满分5 manfen5.com

起始时按n(CO2):n(H2)=1:3的投料比充入20L的恒容密闭容器中,不同温度下平衡时H2和H2O的物质的量如图甲所示:

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a           0(选填“>”或“<”)。

②下列说法正确的是        (填字母序号)。

A.使用催化剂,可降低反应活化能,加快反应速率

B.其它条件不变时,若扩大容器容积,则U减小,v增大

C测得容器内混合气体密度不随时间改变时,说明反应已达平衡

③393K下,H2的平衡转化率为            (保留三位有效数字)。

④393K下,该反应达到平衡后,再向容器中按n(CO2):n(H2)=1:3投入CO2和H2

则n(H2)/n(C2H4)将              (填“变大”、“不变”或“变小”)。

方法二:用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如图乙所示·

⑤b电极上的电极反应式为         

⑥该装置中使用的是           (“阴”或“阳”)离子交换膜。

 

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铝(熔点660°C)是一种应用广泛的金属,工业上用A12O3(熔点2045℃)和冰晶石(Na3AlF6,六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得。回答下列问题:

(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰,铝与V2O5在高温下反应的化学方程式为

(2)将打磨过的铝片在酒精灯火焰上加热,可观察到铝熔化而不滴落,原因是                   ;铝是活泼金属,但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和Hg(NO32溶液浸泡数分钟,取出后迅速洗净,可制得俗称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中,表面会快速生长出蓬松的白毛(A12O3)口若将新制的铝汞齐放入水中,可迅速反应产生气泡,该反应的化学方程式    为                 ;铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是

(3)将0.1 molL一1AlCl3溶液和10%NH4F溶液等体积混合,充分反应后滴加氨水,无沉淀析出。则AlC13与NH4F反应的化学方程式为                  ;该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质,原因是

(4)饮用水中的NO3对人类健康会产生危害。为了降低饮用水中NO3的浓度,有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO3还原为N2,该反应的离子方程式为                  ,此方法的缺点是处理后的水中生成了AlO2,仍然可能对人类健康产生危害,还需要对该饮用水进行一系列后续处理。

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25℃时,若欲使上述处理后的水中AlO2浓度降到1.0xl0一6mol.L一1,则应调节至pH=             ,此时水中c(Al3+)=

 

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常温下,用一定浓度的氨水滴定一定体积未知浓度的土壤浸出溶液,溶液的pH变化与滴入氨水体积的关系如图所示。下列有关说法不正确的是

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A.该土壤是酸性土壤

B.当溶液中c(H)=c(OH)时,消耗氨水的体积为9mL

C.M、N点由水电离出的氢离子浓度一定相等

D.将20mL此氨水与10mL同浓度的盐酸混合,充分反应后存在:c(NH4)>c(Cl)>c(NH3·H2O)>c(OH)>c(H

 

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己知:Mn(s)+O2(g)=MnO2(s)△Hl

S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2

Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s)△H3

则下列表述正确的是

A.△H2>0

B.△H3>△H1

CMn+SO2==MnO2+S△H=△H2-△H1

D.MnO2(s)+ SO2(g)==MnSO4(s)△H=△H3-△H2-△H1

 

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