氨气是一种重要的化工产品，在生产和科研中应用广泛，氢气是工业合成氨的原料之一，工...

氨气是一种重要的化工产品，在生产和科研中应用广泛，氢气是工业合成氨的原料之一，工业上制取氨气有下列两种途径：

途径一、用水和天然气作原料一步反应制得

途径二，用煤和水作原料经多步反应制得

请回答下列问题：

(1)途径一反应的还原产物是______。

(2)途径二中的一步反应为：

①上述反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是______填写序号。

A.增大压强降低温度增大的浓度使用催化剂

②已知1000K时，上述反应的平衡常数，若要使CO的转化率超过，则起始时：不低于______。

③在容积为2L的容器中发生上述反应，测得与反应时间t的变化曲线Ⅰ如图1所示，若在时刻将容器的体积扩大至4L，请在答题卡图中绘出与反应时间变化的曲线Ⅱ。____________

(3)目前常用氨气处理硝酸生产的工业尾气，在左右且有催化剂存在的情况下，氨气能把还原成无色无毒气体，直接排入空气中，已知氢气的燃烧热为，，。试写出氨气与反应生成无毒气体和液态水的热化学方程式______。

(4)工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素，其反应为：CO2+2NH3=CO(NH2)2+H2O；生成过程中，原料气常混有水蒸气，的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系如图2所示：

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最小的是______。

②若B点氨的转化率为，则______。

(5)某同学将和按物质的量之比2：1通入水中，充分反应所得溶液中、、三种离子浓度由大到小的顺序是______已知：氨水、碳酸的电离平衡常数如表

弱电解质	化学式	电离常数
氨水
碳酸

氢气 Ⅰ 【解析】 (1)途径一是用水和甲烷作原料一步反应制得氢气，氢元素的化合价降低，所以氢气是还原产物； (2)①A.增大压强，平衡不会发生移动，CO转化率不变，故不选A； B.降低温度，平衡正向进行，CO转化率增大，故选B； C.增大水蒸气的浓度，平衡向着正方向进行，CO转化率增大，故选C； D.催化剂不会引起化学平衡的移动，CO转化率不变，故不选D；故选BC； ②设CO的起始浓度为xmol，的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为，根据平衡常数列式：，解得，故此只要此值大于，转化率就会超过； ③体积增大2倍，浓度缩小2倍，压强变小，但压强对的平衡无影响，所以达平衡时，氢气的浓度是原平衡的一半，则与反应时间变化的曲线Ⅱ：； (3)氢气的燃烧热为，则氢气的燃烧的热化学方程式为：根据盖斯定律①×6－②×2－③×3得； (4)①根据图2可知，氨碳比一定时，水碳比越大，说明原料气中水的浓度越大，增大水的浓度，CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，所以二氧化碳转化率最大的即为水碳比最小的，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最小的是Ⅰ曲线； ②B点二氧化碳的转化率为，氨气的转化率是，设、的起始物质的量分别为x、y，则：，解得：； (5)将和按物质的量之比2：1通入水中，生成碳酸铵溶液，铵根离子和碳酸根离子都水解，铵根离子的水解平衡常数，碳酸根的水解平衡常数，则碳酸根的水解程度大，铵根的水解程度小，溶液中的铵根浓度大于碳酸根，水解是弱水解，碳酸根的浓度大于碳酸氢根，则离子浓度大小关系为：。

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考点分析：

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合成氨工业中的原料气制取与净化是重要的环节。

(1)已知有关反应的能量变化如图1：写出与反应制取和的热化学方程式：______。

(2)“催化重整法”制氢气：，不仅可以得到合成气和，还对温室气体的减排具有重要意义。上述反应中相关的化学键键能数据如表所示。

①根据键能计算，该反应的______。

化学键	C-H	C=O	H-H
键能kJ/mol	413	745	436	1075

②按一定体积比加入和，在恒压下发生反应，温度对CO和产率的影响如图2所示。实际生产中此反应优选温度为900℃，原因是______。

③某温度下，将、以及催化剂进行加入容器中，达到平衡时，平衡常数______。

(3)合成气在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜Ⅰ溶液来吸收其中的CO杂质，其反应是：，必须除去原料气中CO的原因是______。醋酸二氨合铜Ⅰ吸收CO的生产适宜条件应是______填序号。

A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压

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工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是_____________，其中发生反应的化学方程式为________________________________________________。

（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是______________。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是________________、____________________。

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是_____________________；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是______________________________。

（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：

碱液吸收法：NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O

NH3还原法：8NH3+6NO27N2+12H2O（NO也有类似的反应）

以上两种方法中，符合绿色化学的是________________________________。

（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的________%。

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义，对于密闭容器中的反应：

(1)写出该反应的逆反应的化学平衡常数表达式______，升高温度，该反应化学反应速率______，氢气的转化率______以上均填“增大”、“减小”或“不变”。实际生产中温度一般控制在，原因是______。

(2)能表示该反应在恒温恒容密闭容器中时刻后已经达到平衡状态的图示是______。

(3)浓度的氨水，pH为当用蒸馏水稀释100倍时，则的电离平衡将向______方向移动填“正”或“逆”，溶液的pH将为______“大于”“小于”“等于”。

设计一个简单实验，证明一水合氨是弱碱：______。

某化学兴趣小组进行了下列关于氯化铵的课外实验：

（实验操作）

浸过氯化钠溶液的布条很快烧光，浸过氯化铵溶液的布条不燃烧，冒出白烟。

(4)氯化铵饱和溶液中离子浓度由大到小的顺序是______。白烟的成分是______。

(5)请推测浸过氯化铵溶液的布条不燃烧、不易着火的主要原因写出一条即可______

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(1)天然水净化处理过程中需要加入混凝剂，常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁等，其净水作用的原理是 ______。

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(3)目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是电渗析法，图是利用电渗析法对海水进行淡化处理的原理图。已知海水中含、、、、等离子，电极为惰性电极。

①阳离子交换膜只允许阳离子通过是 ______ 填“A”或“B”。

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(4)海水除了可以得到淡化水之外，还可提取多种化工原料．由海水制备无水氯化镁主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是 ______ 填序号。

(5)海水电解制得的氢气用于合成氨，某合成氨厂生产流程图如图：

①第(1)个设备中先把和压缩的目的是 ______ 。

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天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。

I.(1)已知：一定条件下可被甲烷还原“纳米级”的金属铁。其反应为：

①此反应的化学平衡常数表达式为______

②在容积均为VL的I、II、III三个相同密闭容器中加入足量，然后分别充入amol ，三个容器的反应温度分别为、、且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时的体积分数如图1所示，此时I、II、III三个容器中一定处于化学平衡状态的是______；上述反应的______填“大于”或“小于”，该反应在______填“高温”、“低温”或“任意温度”下可自发进行。