合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响.合成氨反应的化学方程式为:N
2(g)+3H
2(g)
3NH
3(g)△H=-92.2kJ/mol.合成氨工业中原料气N
2可从空气中分离得到,H
2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得.我国合成氨工业目前的生产条件为:催化剂-铁触媒,温度-400~500℃,压强-30~50MPa.
回答下列问题:
(1)合成氨工业中原料气压缩到30~50MPa的原因是______.从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,实际生产中采用400~500℃的高温,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是______.
(2)500℃、50MPa时,在容积为VL的容器中加入n mol N
2、3n mol H
2,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时N
2的转化率为x.则K和x的关系满足K=______.
(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g).部分物质的燃烧热数据如下表:
物 质 | 燃烧热 |
H2(g) | -285.8 |
CO(g) | -283.0 |
CH4(g) | -890.3 |
已知1mol H
2O(g)转变为1mol H
2O(l)时放出44.0kJ热量.写出CH
4和H
2O在高温下反应的热化学方程式______.
(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N
2、H
2为电极反应物,以HCl-NH
4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式______.
考点分析:
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工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示.
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽.离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是______.电解槽中的阳极材料为______.
(2)本工艺流程中先后制得Br
2、CaSO
4和Mg(OH)
2,能否按Br
2、Mg(OH)
2、CaSO
4的顺序制备?______,原因是______.
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,四氯化碳与水不互溶,故可用于萃取______.
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2007年3月,温家宝总理在十届人大五次会议上指出要大力抓好节能降耗、保护环境.请你分析并回答下列问题:
(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”.下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是______.
A.制备环氧乙烷:2CH
2=CH
2+O
2B.制备硫酸铜:Cu+2H
2SO
4 CuSO
4+SO
2↑+2H
2O
C.制备甲醇:2CH
4+O
2 2CH
3OH
D.制备硝酸铜:3Cu+8HNO
3(稀)=3Cu(NO
3)
2+2NO↑+4H
2O
(2)冶金废水中含有[Au(CN)
2]
-,其电离出的CN
-有毒,当与H
+结合生成HCN时,其毒性更强.工业上处理这种废水是在碱性条件下,用NaClO将CN
-氧化为CO
32-和一种无毒气体,该反应的方程式为______,在酸性条件下,ClO
-也能将CN
-氧化,但实际处理时却不在酸性条件下进行的主要原因是______.
(3)工业上目前使用两种方法制取乙醛--“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”.下面两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
| 乙炔水化法 | 乙烯氧化法 |
原料 | 乙炔、水 | 乙烯、空气 |
反应条件 | HgSO4、100~125℃ | PdCl2-CuCl2、100~125℃ |
平衡转化率 | 乙炔平衡转化率90%左右 | 乙烯平衡转化率80%左右 |
日产量 | 2.5吨(某设备条件下) | 3.6吨(相同设备条件下) |
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
表二:原料来源生产工艺
| 原料生产工艺过程 |
乙炔 | CaCO3CaOCaC2C2H2 |
乙烯 | 来源于石油裂解气 |
从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因.
①从产率和产量角度分析______.
②从环境保护和能耗角度分析______.
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最近,我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功.具体生产流程如下:
回答下列问题:
(1)若操作a、操作b均在实验室进行,则操作a时用到的玻璃仪器有______;进行操作b时需注意______.
(2)装置a用磷酸吸收NH
3.若该过程在实验室中进行,请画出装置a的示意图.
(3)热交换器是实现冷热交换的装置.化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的,如气、液热交换时通常使用的仪器是______.
(4)固体A为生石膏和不含结晶水且高温时也不分解的杂质.生石膏在120℃时失水生成熟石膏,熟石膏在200℃时失水生成硫酸钙.为测定固体A中生石膏的含量,某科研小组进行了如下实验:称取固体A 180g置于坩埚中加热,加热过程中固体质量随温度变化记录如图:实验中每次对固体称量时须在冷却后进行.为保证实验结果的精确性,固体冷却时必须防止______.将加热到1400℃时生成的气体通入品红溶液中,品红褪色.写出1400℃时的化学反应方程式______ 2CaO+2SO
2↑+O
2↑
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化学科研小组的同学在精确测试Na
2SO
3溶液的pH时,遇到了困惑.为此,他们进行了冷静的思考和准备,决心重新实验,揭开奥秘.请你了解情况,参与交流讨论.
[查阅资料]①常温下0.1mol•L
-1的H
2SO
3溶液的pH约为2.1.
②通常情况下,H
2S为无色,有腐蛋臭味的气体,其水溶液称为氢硫酸.常温下0.1mol•L
-1的H
2S溶液的pH约为4.5.
[实验操作]①准确称取纯净的Na
2SO
3•7H
2O晶体25.20g,配成1L水溶液,测得其pH=7.8.
②以坩埚再次准确称取25.20g上述晶体,继而隔绝空气在600℃以上高温下强热至恒重,质量为12.60g.
③将②所得之12.60g固体进行元素定性定量分析,组成与Na
2SO
3无异.将其溶于水得250mL溶液,测得pH=10.3.
[分析猜想]Na
2SO
3•7H
2O在强热下,失去结晶水,进而发生了分解反应(自身氧化还原反应)
[交流讨论]
(1)实验操作②中称量操作至少进行______次.
(2)给Na
2SO
3•7H
2O加热时要隔绝空气,请以简要的文字和化学方程式给以说明.______.
(3)猜想Na
2SO
3在高温强热下发生分解反应的化学方程式是______ Na
2S+3Na
2SO
4
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(1)下面所列的是中学化学实验室中几种常见的仪器:容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、温度计、量筒、托盘天平、普通漏斗、玻璃棒、烧杯.
①若要进行中和滴定实验,还缺少的玻璃仪器是______.
②若要用碳酸钠固体配制一定物质的量浓度的碳酸钠溶液,还缺少的玻璃仪器是______.
(2)某学生往一支试管中按一定的顺序分别加入下列几种溶液(一种溶液只加一次):
A.KI溶液 B.淀粉溶液 C.NaOH溶液 D.稀H
2SO
4 E.氯水.
发现溶液颜色按如下顺序变化:无色→棕黄色→蓝色→无色→蓝色.
依据溶液颜色的变化,判断加入以上药品的顺序是(填写序号)______.
(3)众所周知,氢气燃烧生成水.然而,资料表明,氢气燃烧时除生成水外,还生成另一产物.某同学用如图所示的实验装置,验证该产物的存在.实验步骤及现象如下:制H
2、验纯,将火焰对着冰块.
①在小烧杯内加入用硫酸酸化的稀KI淀粉溶液,将小烧杯放在冰块下方,
观察到烧杯中溶液由无色变成了蓝色.
②在另一个小烧杯内加入用硫酸酸化的稀KMn0
4溶液,将小烧杯放在冰块下方,观察到烧杯中溶液变成了无色.请你写出另一产物的结构式:______;
由上述实验中可以归纳出该产物的化学性质有______.
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