氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列有关含氮物质的问题:
(1)图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式______________________________________________;
恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是________填序号。
A.容器内混合气体颜色不再变化 容器内的压强保持不变
C.v逆(NO2)=v正(NO) 容器内混合气体密度保持不变
(2)汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:
N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ∆H>0,已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4。
该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应的正反应速率和逆反应速率的关系:v正_____v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。总电池反应为N2H4+O2=N2+2H2O。该电池放电时,负极的电极反应式是______________。
(4)盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似。写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式____________。
高氯酸铵(NH4ClO4)可用作火箭推进剂等。制备NH4ClO4的工艺流程如下:
(1)电解NaClO3溶液时,ClO3-在____极发生反应,其电极反应式为____。
(2)“除杂”有两种方案。
①方案1:加入盐酸和H2O2溶液,NaClO3转化为ClO2,化学方程式为______。
方案2:加入氨水和FeCl2∙4H2O,NaClO3转化为Cl-,离子方程式为____,如果FeCl2∙4H2O过量会出现黑色磁性沉淀,该沉淀可能是______。(填化学式)
②比较氧化性:ClO3-_____ClO4-(填“>”或“<”)。
③两种方案相比,方案1的优点是____。(答一条即可)
(3)“反应”时用NaClO4和NH4Cl在90℃制备NH4ClO4。如果用浓盐酸和液氨代替NH4Cl,则无需加热,原因是____。
(4)该流程中可循环利用的物质是_________。(填化学式)
NH3可用于制氮肥尿素、碳铵等、HNO3、铵盐、纯碱,还可用于制合成纤维、塑料、染料等。回答下列问题:
(1)传统的联氨(N2H4)合成方法是用NaClO溶液氧化NH3得到,反应的化学方程式为________________。联氨的电子式为________________。
(2)已知①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ∆H=-92.4kJ/mol,②N2H4(l)+O2(g)⇌N2(g)+2H2O(l) ∆H=-624kJ/mol,则反应2NH3(g) +2H2O(l)⇌N2H4(l)+O2(g) +3H2(g)的∆H=________,该反应的平衡常数表达式为________________,在常温下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。为了提高N2H4的产率,下列措施可行的是____________________。
A.增加H2O(l)的量 B.增大压强 C.降低温度 D.及时导出O2
(3)现在采用电解法合成氨,在电解法合成氨的过程中,用石墨作电极,阳极通入________________,阴极通入________________,阴极的电极反应式为________________。
常温下钛的化学活性很小,在较高温度下可与多种物质反应。工业上由金红石(含TiO2大于96%)为原料生产钛的流程如下:
(1)TiCl4遇水强烈水解,写出其水解的化学方程式___________________。
(2)①若液氯泄漏后遇到苯,在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快,原因是___________。
②Cl2含量检测仪工作原理如下图,则Cl2在Pt电极放电的电极反应式为_______。
③实验室也可用KClO3和浓盐酸制取Cl2,方程式为:KClO3+ 6HCl(浓) =" KCl" + 3Cl2↑+ 3H2O。
当生成6.72LCl2(标准状况下)时,转移的电子的物质的量为____mol。
(3)一定条件下CO可以发生如下反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H。
①该反应的平衡常数表达式为K=_____________。
②将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示,下列判断正确的是___________(填序号)。
a.△H <0
b.P1<P2<P3
c.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
③采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚(简称DME)。观察下图回答问题。
催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为___________时最有利于二甲醚的合成。
某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示:
化学式 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Ni(OH)2 |
Ksp近似值 | 10-17 | 10-39 | 10-34 | 10-15 |
现用含镍废催化剂制备NiSO4∙7H2O晶体,其流程图如下:
回答下列问题:
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为______。
(2)“酸浸”所使用的酸为______。
(3)“净化除杂”需加入H2O2溶液,其作用是______。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀,列式计算此时的pH。______
(4)“操作A”为______、过滤、洗涤、干燥,即得产品。
(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH,该反应的离子方程式为______。
(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料,该电池的工作原理如图所示,其放电时,正极的电极反应式为______。
可燃冰(天然气水合物,可用CH4∙xH2O表示)的开采和利用,既有助于解决人类面临的能源危机,又能生产一系列的工业产品。
(1)可燃冰在一定条件下能够释放出CH4气体,该条件是________(填“低温、高压”或“高温、低压”)。
(2)熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)通常被称为第二代燃料电池。以CH4为MCFC的燃料时,电池的工作原理如图所示。
①CH4(g)和H2O(g)可在电池内部经重整反应转化为H2(g)和CO2(g),已知CH4和H2的标准燃烧热分别为890.3kJ/mol和285.8kJ/mol,H2O(l)=H2O(g) ∆H=+41 kJ/mol,则甲烷重整反应的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g) ∆H=________kJ/mol。
②图中电极A为燃料电池的________(填“正极”或“负极”),电极B上的电极反应式为________。
(3)在压强为p的恒压容器中,CH4在电弧炉的作用下制取乙炔,化学方程式为2CH4=C2H2+3H2。下表为反应体系的物料衡算表。
成分 | 进料 | 出料 | ||
纯CH4 | CH4 | C2H2 | H2 | |
物质的量(mol) | 44.8 | 19.13 | 8.96 | 39.5 |
①计算可知C2H2的产率α=________。
②出料中C2H2和H2的物质的量之比并不等于1:3,可能的原因是________。