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合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为: N2(g)+3H2(g)2...

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:

N2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.com2NH3(g)  H= —92.4kJ•mol1 一种工业合成氨的简易流程图如下:

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(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,写出氨水的电离方程式                  。吸收产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出吸收液再生反应的化学方程式                  

(2)步骤II中制气原理如下:

①CH4(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO(g)+3H2(g)  △H=+206.4 kJ·mol-1

②CO(g)+ H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g)  △H=-41.2 kJ·mol-1

则反应CH4(g)+2H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+4H2(g)  △H=           kJ·mol-1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量又能加快反应速率的措施是填编号      

a升高温度      b增大水蒸气浓度       c加入催化剂       d降低压强

(3)利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O蒸气反应,得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为            

4图1表示500℃、60.0MPa条件下,H2和N2原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根  据图中a点数据计算N2的平衡体积分数          

5)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入起始原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。

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         图1                         图2

6)简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法                            

 

(共16分) (每空2分) (1)NH3•H2ONH4++OH- 2NH4HS+O2=2 NH3•H2O +2S;(2)+165.2 kJ·mol-1 ;a; (3)90%;(4)14.5%;(5) (6)对原料气加压;分离液氨后未反应的N2、H2循环使用。 【解析】 试题分析:(1)氨水中的电解质NH3•H2O是弱电解质,在溶液中存在电离平衡,电离方程式是:NH3•H2ONH4++OH- ;天然气中的H2S气体用氨水吸收,吸收产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,空气中的氧气与NH4HS发生反应得到单质硫,同时产生NH3•H2O,因此可以使吸收液再生,则吸收液再生反应的化学方程式是2NH4HS+O2=2NH3•H2O +2S;。(2)将①+②,整理可得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) △H=+165.2 kJ·mol-1 ;因此反应热是+165.2kJ·mol-1。对于反应①该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。a.升高温度,化学反应速率加快,根据平衡移动移动,升高温度,平衡向吸热的正反应方向移动,因此可以提高提高平衡体系中H2百分含量,正确;b.增大水蒸气浓度,反应速率加快,反应正向进行,产生更多的氢气,但是平衡移动的趋势是微弱的,所以平衡体系中氢气的含量降低,错误;c.加入催化剂,反应速率加快,但是平衡不移动,因此氢气的平衡含量不变,错误;d.降低压强,反应速率减慢,不符合题意,错误;故若可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是a;(3)利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O蒸气反应,由于反应②是CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g)是反应前后气体体积相等的反应,所以增加的体积是反应开始时水的体积,假设反应过程中CO反应的物质的量是x,则反应产生的CO2是x,产生的H2是x,平衡时CO物质的量是(0.2-x)mol;CO2:xmol;H2(0.8+x)mol,反应后得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体,则(0.2-x)mol +xmol+(0.8+x)mol =1.18mol ,解得x=0.18mol,所以CO转化率为(0.18mol÷0.2mol)×100%=90%;(5)合成氨气的反应是放热反应,在反应开始加入氮气与氢气,二者化合形成氨气,因此随温度的升高,产生氨气的物质的量逐渐增多;当达到平衡时,随着温度的升高,化学平衡逆向移动,所以氨的物质的量减小。故图像是;(6)合成氨气的反应方程式是:N2+3H22NH3,该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,在本流程中提高合成氨原料总转化率的方法是对原料气加压;分离液氨后未反应的N2、H2循环使用。 考点:考查反应热的计算、外界条件对化学平衡移动的影响、提高物质产率的方法的知识。  
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考点分析:
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ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过满分5 manfen5.com图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

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(1)仪器D的名称是        。安装F中导管时,应选用图2中的     (填a或b)

(2)打开B的活塞,A中发生反应:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,向A中滴加稀盐酸的速度宜       (填)。

(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是          

(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为             在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是              

(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是       (填稳定剂Ⅰ或稳定剂Ⅱ),原因是         

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(Ⅰ)浓硝酸与浓盐酸混合过程中会产生少量的黄绿色气体单质X、化合物M和无色液体,化合物M中所有原子均达到8电子的稳定结构。2mol M加热分解生成1mol氧化产物X和2mol无色气体Y,Y遇到空气呈现红棕色。

(1)镁与气体X反应产物的电子式         

(2)浓硝酸与浓盐酸反应的化学方程式为               

(3)化合物M水解生成两种酸,为非氧化还原反应,该反应的化学方程式为         

(Ⅱ)石油铁储罐久置未清洗易引发火灾,经分析研究,事故是由罐体内壁附着的氧化物甲与溶于石油中的气态氢化物乙按1︰3反应生成的物质丙自燃引起的。某研究小组将一定量的丙粉末投入足量的浓盐酸中发生反应,得到4.8g淡黄色固体和气体乙,乙在标准状况下的密度为1.52g·L-1。过滤后向滤液(假设乙全部逸出)中加入足量的NaOH溶液,先出现白色沉淀,最终转变为红褐色沉淀,过滤、洗涤、灼烧后的固体质量为24g。已知气体乙可溶于水。请回答下列问题:

(4)甲的化学式为           

(5)丙在盐酸中反应的化学方程式为                  

(6)丙与盐酸反应后的滤液暴露在空气中一段时间颜色加深,其原因是(用离子方程式表示)                 

(7)为消除石油铁储罐的火灾隐患,下列措施可行的是(填编号)        

A.石油入罐前脱硫                B.定期用酸清洗罐体

C.罐体内壁涂刷油漆              D.罐体中充入氮气

 

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随原子序数的递增,八种短周期元素(用字母X表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

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根据判断出的元素回答问题:

(1)z在元素周期表的位置是          

(2)比较d、f简单离子的半径小(用化学符号表示,下同)               

比较dg元素简单气态氢化物的稳定性大小               

(3)任选上述元素组成一种四原子共价化合物,写出其电子式        

(4)已知1mol固体e的单质在足量d2气体中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式                 

(5)由上述元素组成的离子化合物 Q:eh W:e2gd4,若电解含2 molQ和2 molW的混合水溶液,当阳极产生44.8L气体(标准状况下,且不考虑气体的溶解和损失)时,电路中转移电子的物质的量为        mol

6)上述元素可组成盐R:zx4f(gd4)2向盛有10mL1mol·L-1R溶液的烧杯中滴加1mol·L-1 NaOH溶液,沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如下:

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①R溶液中,离子浓度由大到小的顺序是          

②写出m点发生反应的离子方程式              

③若R溶液改加20mL 1.2 mol·L-1Ba(OH)2溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为          mol。

 

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固体粉末X中可能含有Fe、FeO、CuO、MnO2、KCl和K2CO3中的若干种,为确定该固体粉末的成分,某同学依次进行了以下实验:

X加入足量水中,得到不溶物Y和溶液Z

取少量Y加入足量浓盐酸,加热产生黄绿色气体,并有少量红色不溶物;

Z溶液中滴加AgNO3生成白色沉淀

④用玻璃棒蘸取溶液Z于广泛pH试纸上,试纸呈蓝色。

分析以上实验现象,下列结论正确的是

A.X中一定不存在FeO               B.不溶物Y中一定含有Fe和CuO

C.Z溶液中一定含有KCl和K2CO3      D.Y中不一定存在MnO2

 

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一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 满分5 manfen5.com2CO(g)。平衡时体系中气体体积分数与温满分5 manfen5.com度的关系如下图所示

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已知:气体分压(P)=气体总压(P)×体积分数。下列说法正确的是

A.550℃时,若充入惰性气体,ʋʋ 均减小,平衡不移动

B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%

C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动

D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P

 

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