合成氨是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破,其反應(yīng)原理為
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
一種工業(yè)合成氨的簡(jiǎn)式流程圖如下:
(1)天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收,產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣,得到單質(zhì)硫并使吸收液再生,寫(xiě)出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。
(2)步驟Ⅱ中制氫氣的原理如下:
①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
ΔH=+206.4 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41.2 kJ·mol-1
對(duì)于反應(yīng)①,一定可以提高平衡體系中H2的百分含量,又能加快反應(yīng)速率的措施是____________。
a.升高溫度 b.增大水蒸氣濃度 c.加入催化劑 d.降低壓強(qiáng)
利用反應(yīng)②,將CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)化,可提高H2的產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分?jǐn)?shù)為20%)與H2O反應(yīng),得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體,則CO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)___________。
(3)圖(a)表示500 ℃、60.0 MPa條件下,原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù):____________。
(4)依據(jù)溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的影響,在圖(b)坐標(biāo)系中,畫(huà)出一定條件下的密閉容器內(nèi),從通入原料氣開(kāi)始,隨溫度不斷升高,NH3物質(zhì)的量變化的曲線(xiàn)示意圖。
(a) (b)
(5)上述流程圖中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號(hào))________。簡(jiǎn)述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(1)2NH4HS+O22NH3·H2O+2S↓
(2)a 90%
(3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 對(duì)原料氣加壓;分離液氨后,未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用
[解析] (1)由題意可知為空氣中的O2將負(fù)二價(jià)硫氧化為硫單質(zhì),根據(jù)電子守恒將方程式配平即可。(2)反應(yīng)①為氣體物質(zhì)的量增大的吸熱反應(yīng),降低壓強(qiáng)使平衡右移,但反應(yīng)速率減小,d錯(cuò);催化劑不能改變反應(yīng)限度,即不能改變H2的百分含量,c錯(cuò);增大水蒸氣濃度雖可使反應(yīng)速率增大以及平衡右移,但產(chǎn)物H2的百分含量卻減小,b錯(cuò);升高溫度反應(yīng)速率增大,且平衡正向移動(dòng),H2的百分含量增大,a對(duì)。CO與H2的混合氣體與水蒸氣的反應(yīng)中,反應(yīng)體系中的氣體的物質(zhì)的量不變,而1 molCO與H2的混合氣體參加反應(yīng)生成1.18 mol混合氣,說(shuō)明有0.18 mol 水蒸氣參加反應(yīng),則根據(jù)方程式②可知參加反應(yīng)的CO也為0.18 mol,則其轉(zhuǎn)化率為×100%=90%。
(3)由圖中看出當(dāng)N2與H2物質(zhì)的量比為1∶3時(shí),NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)最大,為42%。設(shè)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的N2的物質(zhì)的量為x mol,由三段式:
N2+3H22NH3
起始(mol): 1 3 0
轉(zhuǎn)化(mol): x 3x 2x
平衡(mol): 1-x 3- 3x 2x
×100%=42%,則x=0.59
則平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)為×100%=14.5%。(4)作圖時(shí)要注意開(kāi)始時(shí)NH3物質(zhì)的量不斷增多,是因?yàn)榉磻?yīng)正向進(jìn)行(反應(yīng)未達(dá)平衡),達(dá)到一定程度后反應(yīng)達(dá)到平衡而此時(shí)溫度繼續(xù)升高,平衡逆向移動(dòng),NH3的物質(zhì)的量減小。(5)熱交換器可以使需要加熱的物質(zhì)得到加熱,還可以使需要冷卻的物質(zhì)得到冷卻,能充分利用能量。合成氨反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),加壓利于反應(yīng)正向進(jìn)行;此外,循環(huán)利用可反復(fù)利用原料,提高原料利用率。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.【查閱資料】
(1)Na2S2O3·5H2O是無(wú)色透明晶體,易溶于水,其稀溶液與BaCl2溶液混合無(wú)沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得產(chǎn)品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3難溶于水,可溶于稀鹽酸。
Ⅱ.【制備產(chǎn)品】
實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(省略?shī)A持裝置):
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)檢查裝置氣密性,如圖示加入試劑。
儀器a的名稱(chēng)是________;E中的試劑是________(選填下列字母編號(hào))。
A.稀H2SO4
B.NaOH溶液
C.飽和NaHSO3溶液
(2)先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3的混合溶液,再向A中燒瓶滴加濃H2SO4。
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,結(jié)束反應(yīng)。過(guò)濾C中的混合物,濾液經(jīng)________(填寫(xiě)操作名稱(chēng))、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥、得到產(chǎn)品。
Ⅲ.【探究與反思】
(1)為驗(yàn)證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4,該小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案,請(qǐng)將方案補(bǔ)充完整。(所需試劑從稀HNO3、稀H2SO4、稀鹽酸、蒸餾水中選擇)
取適量產(chǎn)品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,____________________________________,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。
(2)為減少裝置C中生成Na2SO4的量,在不改變?cè)醒b置的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟(2)進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的操作是______________________________________________________________________________。
(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,所得產(chǎn)品通過(guò)________方法提純。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
1.能證明乙炔分子中含有C≡C叁鍵的事實(shí)是( )
A.乙炔能使溴水褪色
B.乙炔能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C.乙炔可以跟HCl氣體加成
D.1mol乙炔可以和2mol H2發(fā)生加成反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的機(jī)理為
H2O2+I(xiàn)-―→H2O+I(xiàn)O- 慢
H2O2+I(xiàn)O-―→H2O+O2+I(xiàn)- 快
下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是( )
A.反應(yīng)速率與I-濃度有關(guān)
B.IO-也是該反應(yīng)的催化劑
C.反應(yīng)活化能等于98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。
(1)下圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。
①該電化腐蝕稱(chēng)為_(kāi)_______。
②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域,生成鐵銹最多的是________(填字母)。
(2)用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下:
①步驟Ⅰ若溫度過(guò)高,將導(dǎo)致硝酸分解。硝酸分解的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________。
②步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng):4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反應(yīng)產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。
③上述生產(chǎn)流程中,能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是______(任寫(xiě)一項(xiàng))。
(3)已知t ℃時(shí),反應(yīng)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25。
①t ℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)n(CO)∶n(CO2)=________。
②若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO, t ℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。此時(shí)FeO(s)轉(zhuǎn)化率為50%,則x=________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A.若在海輪外殼上附著一些銅塊,則可以減緩海輪外殼的腐蝕
B.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0
C.加熱0.1 mol·L-1Na2CO3溶液,CO的水解程度和溶液的pH均增大
D.對(duì)于乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)(ΔH<0),加入少量濃硫酸并加熱,該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
氯在飲用水處理中常用作殺菌劑,且HClO的殺菌能力比ClO-強(qiáng)。25 ℃時(shí)氯氣氯水體系中存在以下平衡關(guān)系:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分別在三者中占分?jǐn)?shù)(α)隨pH變化的關(guān)系如圖所示 。下列表述正確的是( )
A.Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl- K=10-10.9
B.在氯處理水體系中,c(HClO)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-)
C.用氯處理飲用水時(shí),pH=7.5時(shí)殺菌效果比pH=6.5時(shí)差
D.氯處理飲用水時(shí),在夏季的殺菌效果比在冬季好
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
研究氨氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí),涉及如下反應(yīng):
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)K=________(用K1、K2表示)。
(2)為研究不同條件對(duì)反應(yīng)(Ⅱ)的影響,在恒溫條件下,向2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min時(shí)反應(yīng)(Ⅱ)達(dá)到平衡。測(cè)得10 min內(nèi)v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,則平衡后n(Cl2)=________mol,NO的轉(zhuǎn)化率α1=________。其他條件保持不變,反應(yīng)(Ⅱ)在恒壓條件下進(jìn)行,平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α2________α1(填“>”“<”或“=”),平衡常數(shù)K2______(填“增大”“減小”或“不變”)。若要使K2減小,可采取的措施是________。
(3)實(shí)驗(yàn)室可用NaOH溶液吸收NO2,反應(yīng)為2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液與0.2 mol NO2恰好完全反應(yīng)得1 L溶液A,溶液B為0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,則兩溶液中c(NO)、c(NO
)和c(CH3COO-)由大到小的順序?yàn)開(kāi)___________________________________________。(已知HNO2電離常數(shù)Ka=7.1×10-4 mol·L-1,CH3COOH的電離常數(shù)Ka=1.7×10-5 mol·L-1)
可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是________。
a.向溶液A中加適量水
b.向溶液A中加適量NaOH
c.向溶液B中加適量水
d.向溶液B中加適量NaOH
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
如圖所示是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( )
A.放電時(shí)正極反應(yīng)為NiOOH+H2O+e-―→Ni(OH)2+OH-
B.電池的電解液可為KOH溶液
C.充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為MH+OH-―→H2O+M+e-
D.MH是一類(lèi)儲(chǔ)氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高
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