b．部分催化氧化: 原子利用率較高的是: 式. 【查看更多】

 

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“C1化學”是指以分子中只含一個碳原子的物質(zhì)為原料進行物質(zhì)合成的化學。“C1化學”對于緩解日益 嚴重的能源危機、合理利用煤和天然氣等化石燃料、保護環(huán)境等都有非常重要的意義。合成氣(CO+H2)是 “C1化學”中的常用原料。
(1)煤氣化可生成合成氣，該反應的化學方程式為____________________，用該方法生產(chǎn)合成氣的一個典型缺陷是___________。
(2)將甲烷氧化可制合成氣：CH4(g)+1/2O2(g)CO(g)+2H2(g) △H=-35.6 kJ/mol。該反應是_____（填“自發(fā)”或“非自發(fā)”）反應。
(3)通過乙醇制取合成氣具有良好的應用前景。由乙醇制取合成氣有如下兩條路線：
a．水蒸氣催化重整：CH3CH2OH(g)+H2O(g)→4H2(g)+2CO(g) △H=+255.58 kJ/mol
b．部分催化氧化：CH3CH2OH(g)+1/2O2(g)→ 3H2(g)+2CO(g) △H=+13.76 kJ/mol
下列說法錯誤的是____。
A．從原料消耗的角度來看，a路線制氫更有價值
B．從能量消耗的角度來看，b路線制氫更加有利
C．a(chǎn)路線制氫由于要消耗很多能量，所以在實際生產(chǎn)中意義不大
D．在以上兩個反應中，原子利用率較高的是b反應
(4)工業(yè)用合成氣制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下：

催化反應室中(壓力2.0~ 10.0 MPa，溫度230~ 280℃)進行下列反應：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.7 kJ/mol ①
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H = -23.5 kJ/mol ②
CO(g) +H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2 kJ/mol ③
①催化反應室中總反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=_____。830℃ 時反應③的K=1.0，則在催化反應室中反應③的K_______（填“>”、“<”或“=”）1.0。
②上述流程中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有____________。

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生物乙醇可由淀粉或纖維素等生物質(zhì)原料發(fā)酵獲得，利用乙醇可制取氫氣，也可用乙醇進行相關的化工生產(chǎn)．

(1)已知由乙醇制取氫氣有如下兩條路線：

a．水蒸氣催化重整：

CH3CH2OH(g)＋H2O(g)→4H2(g)＋2CO(g)

b．部分催化氧化：

CH3CH2OH(g)＋O2(g)→3H2(g)＋2CO(g)

原子利用率較高的是________(選填“a”或“b”)式．

(2)已知CO的燃燒熱為283 kJ/mol，H2的燃燒熱為285.8 kJ/mol．現(xiàn)取2 mol乙醇，40％按a式制氫，60％按b式制氫，假定轉化率為100％，則兩種制氫產(chǎn)生的全部氣體完全燃燒產(chǎn)生的熱量為________．

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科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實驗報道：在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑（摻有少量Fe2O3的TiO2）表面與水發(fā)生反應，生成的主要產(chǎn)物為NH3．進一步研究NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數(shù)據(jù)見下表（光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應時間3h）：
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/（10-6 mol） 4.8 5.9 6.0 2.0
相應的化學方程式：N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+
3
2
O2（g）△H=+765.2kJ?mol-1
回答下列問題：
（1）該反應在較低溫度下能否自發(fā)進行？
 
；
（2）從323K到353K，氨氣的生成量減少的原因
 
；
（3）請畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖1，并進行必要標注；
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（4）工業(yè)合成氨的反應為N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N2（g）和1.60mol H2（g），反應在一定條件下達到平衡時，NH3的物質(zhì)的量分數(shù)（NH3的物質(zhì)的量與反應體系中總的物質(zhì)的量之比）為
4
7
．該條件下反應2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的平衡常數(shù)為
 
；
（5）利用N2和H2可以實驗NH3的工業(yè)合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產(chǎn)．請回答下列問題：
已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol-1
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
則氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為
 
；
（6）對反應N2O4（g）?2NO2（g），在溫度分別為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是
 
；
A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．B、C兩點的氣體的平均相對分子質(zhì)量：B＜C
C．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
（7）現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖3所示，其中Y為CO2．寫出石墨I電極上發(fā)生反應的電極反應式
 
；在電解池中生成1molN2O5轉移電子的物質(zhì)的量為
 
．

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工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

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完成下列問題：
Ⅰ．合成氨
（1）寫出裝置①中發(fā)生反應的化學方程式：______．
（2）已知在一定的溫度下進入裝置①的氮、氫混合氣體與從合成塔出來的混合氣體壓強之比為5：4，則氮的轉化率為______．
Ⅱ．氨的接觸氧化原理
（3）在900℃裝置②中反應有：?
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）；△H=-905.5kJ?mol-1 K1=1×1053 （900℃）
4NH3（g）+4O2（g）?4N2O（g）+6H2O（g）；△H=-1103kJ?mol-1  K2=1×1061 （900℃）
4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）；△H=-1267kJ?mol-1  K3=1×1067 （900℃）
除了上列反應外，氨和一氧化氮相互作用：
4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（g）；△H=-1804kJ?mol-1，還可能發(fā)生氨、一氧化氮的分解．
完成熱化學方程式：2NO（g）?N2（g）+O2（g）；△H=______．
（4）鉑-銠合金催化劑的催化機理為離解和結合兩過程，如圖所示：

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由于鉑對NO和水分子的吸附力較小，有利于氮與氧原子結合，使得NO和水分子在鉑表面脫附，進入氣相中．若沒有使用鉑-銠合金催化劑，氨氧化結果將主要生成______．說明催化劑對反應有______．
（5）溫度對一氧化氮產(chǎn)率的影響

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當溫度大于900℃時，NO的產(chǎn)率下降的原因______（選填序號）
A．促進了一氧化氮的分解
B．促進了氨的分解
C．使氨和一氧化氮的反應平衡移動，生成更多N2
（6）硝酸工業(yè)的尾氣常用Na2CO3溶液處理，尾氣的NO、NO2可全部被吸收，寫出用Na2CO3溶液吸收的反應方程式______．

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工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

完成下列問題：
Ⅰ．合成氨
（1）寫出裝置①中發(fā)生反應的化學方程式：______．
（2）已知在一定的溫度下進入裝置①的氮、氫混合氣體與從合成塔出來的混合氣體壓強之比為5：4，則氮的轉化率為______．
Ⅱ．氨的接觸氧化原理
（3）在900℃裝置②中反應有：?
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）；△H=-905.5kJ?mol-1 K1=1×1053 （900℃）
4NH3（g）+4O2（g）?4N2O（g）+6H2O（g）；△H=-1103kJ?mol-1　K2=1×1061 （900℃）
4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）；△H=-1267kJ?mol-1　K3=1×1067 （900℃）
除了上列反應外，氨和一氧化氮相互作用：
4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（g）；△H=-1804kJ?mol-1，還可能發(fā)生氨、一氧化氮的分解．
完成熱化學方程式：2NO（g）?N2（g）+O2（g）；△H=______．
（4）鉑-銠合金催化劑的催化機理為離解和結合兩過程，如圖所示：

由于鉑對NO和水分子的吸附力較小，有利于氮與氧原子結合，使得NO和水分子在鉑表面脫附，進入氣相中．若沒有使用鉑-銠合金催化劑，氨氧化結果將主要生成______．說明催化劑對反應有______．
（5）溫度對一氧化氮產(chǎn)率的影響

當溫度大于900℃時，NO的產(chǎn)率下降的原因______（選填序號）
A．促進了一氧化氮的分解
B．促進了氨的分解
C．使氨和一氧化氮的反應平衡移動，生成更多N2
（6）硝酸工業(yè)的尾氣常用Na2CO3溶液處理，尾氣的NO、NO2可全部被吸收，寫出用Na2CO3溶液吸收的反應方程式______．

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