【題目】(一)合成氨工藝(流程如圖1所示)是人工固氮最重要的途徑。2018年是合成氨工業(yè)先驅哈伯(F·Haber)獲得諾貝爾獎100周年。
N2和H2生成NH3的反應為:N2(g)+H2(g)NH3(g)△H(298K)=-46.2kJ·mol-1
在Fe催化劑作用下的反應歷程為(*表示吸附態(tài))
化學吸附:N2(g)→2N*;H2(g)2H*
表面吸附:N*+H*NH*;NH*+H*NH2*;NH2*+H*NH3*
脫附:NH3*NH3(g)
其中,N2的吸附分解反應活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應速率。
請回答:
(1)利于提高合成氨平衡產率的條件有_______________
A.低溫B.高溫C.低壓D.高壓E.催化劑
(2)標準平衡常數(shù),其中為標準壓強1×105Pa,、和為各組分的平衡分壓,如=p,p為平衡總壓,為平衡系統(tǒng)中NH3的物質的量分數(shù)
①N2和H2起始物質的量之比為1:3,反應在恒定溫度和標準壓強下進行,NH3的平衡產率為ω,則=____________(用含ω的最簡式表示)
②圖中可以示意標準平衡常數(shù)K隨溫度T變化趨勢的是____________
(3)實際生產中,常用工藝條件:Fe作催化劑,控制溫度773K、壓強3.0×107Pa,原料氣中N2和H2物質的量之比為1:2.8
①分析說明原料氣中N2過量的理由____________
②關于合成氨工藝的下列理解,正確的是____________
A.合成氨反應在不同溫度下的△H和△S都小子零
B.控制溫度(773K)遠高于室溫,是為了保證盡可能高的平衡轉化率和快的反應速率
C.當溫度、壓強一定時,在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,有利于提高平衡轉化率
D.基于NH3有較強的分子間作用力可將其液化,不斷將液氨移去,利于反應正向進行
E.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉化可得H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生
(二)高鐵酸鉀(K2FeO4)可用作水處理劑口某同學通過“化學一電解法”探究K2FeO4的合成,其原理如圖2所示.接通電源,調節(jié)電壓,將一定量C12通入KOH溶液,然后滴入含Fe3+的溶液,控制溫度,可制得K2FeO4
(1)請寫出“化學法”得到FeO42一的離子方程式____________
(2)請寫出陽極的電極反應式(含FeO42-)____________
【答案】AD A 原料氣中N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉化率;N2在Fe催化劑上吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應速率 ADE 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O Fe3++8OH--3e-=FeO42-+4H2O或Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O
【解析】
(一)(1)由勒夏特列原理可知,根據(jù)反應N2(g)+H2(g)NH3(g)△H(298K)=-46.2kJ/mol,為了提高合成氨平衡產率,即平衡正向移動,低溫和高壓符合條件,故答案為:AD;
(2)①結合題干信息,可建立三段式:
x(NH3)%=;x(N2)%=;x(H2)%=
,化簡得,故答案為:;
②反應N2(g)+H2(g)NH3(g) △H(298K)=-46.2kJ/mol為放熱反應,溫度T升高,平衡向逆反應方向移動,K0減小,InK0也減小,InK0與溫度不成正比,故答案為:A;
(3)①由反應N2(g)+H2(g)NH3(g)可知,加過量氮氣,有利于平衡正向移動,提高H2的轉化率以及氨氣的產率,同時根據(jù)題干“N2的吸附分解反應活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應速率。”可知,N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應速率,故答案為:原料氣中N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉化率;N2在Fe催化劑上吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應速率;
②A. 由合成氨的反應N2(g)+H2(g)NH3(g) △H(298K)=-46.2kJ/mol可知,該反應的氣體含量減少,混亂程度降低,即△S小于零,A正確;
B.控制溫度遠高于室溫是為了保證催化劑的活性,提高反應速率,并非為了保證盡可能高的平衡轉化率和快的反應速率,B錯誤;
C.恒壓條件充入少量惰性氣體,相當于減壓,平衡逆向移動,不利于提高平衡轉化率,C錯誤;
D.不斷將氨氣液化,生成物濃度降低,有利于平衡正向移動,D正確;
E.通過天然氣和水蒸氣轉化制得的H2,由于含有CH4,CO等易燃易爆氣體,容易出現(xiàn)安全隱患,此外CH4,CO可能會與催化劑反應,造成催化劑活性降低,所以必須經(jīng)過凈化處理,E正確;
故答案為:ADE;
(二)(1)將一定量C12通入KOH溶液,生成KCl和KClO,KClO具有強氧化性,將Fe3+氧化為FeO42-,然后根據(jù)堿性環(huán)境,配平即可,得到2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,故答案為:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(2)陽極失電子,反應物為Fe3+產物為FeO42-,然后根據(jù)堿性環(huán)境及守恒規(guī)則,易寫出Fe3++8OH--3e-=FeO42-+4H2O或Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O,故答案為:Fe3++8OH--3e-=FeO42-+4H2O或Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】用含鐵廢銅制備膽礬的流程如下圖所示:
下列說法錯誤的是( )
A.物質A可選用鹽酸
B.I中加H2O2的目的是溶解銅并將Fe2+氧化為Fe3+
C.長時間煮沸Ⅲ中懸濁液的目的是充分聚沉Fe(OH)3
D.“系列操作”包括蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶,過濾,洗滌
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】H2O2可降解廢水中的有機物,活性炭(AC)能促進H2O2分解產生羥基自由基(·OH),提高對水中有機化合物的降解率。實驗表明,AC表面的酸堿性會影響H2O2的分解反應。實驗室中,將純化的AC在氮氣(60mL·min-1)和氨氣(20mL·min-1)氣氛中于650℃熱處理2h可制得氨氣改性活性炭(ACN);卮鹣铝袉栴}:
(1)純化AC:將AC研磨后置于10%鹽酸中浸泡6h除去灰分,用蒸餾水洗滌至中性。研磨的目的是_____________。為了防止放置過程中再次吸水,烘干后的AC應置于_________(填儀器名稱)中備用。
(2)制備ACN:
檢查裝置氣密性并加入藥品后,加熱前應進行的操作是_________,其目的是_________;一段時間后,打開電爐并加熱反應管,此時活塞K1、K2、K3的狀態(tài)為______________。U型管b內試劑B的作用是____________________。
(3)通過氨氣改性處理后,得到的ACN表面仍有少量羧基和酚羥基,其含量可采用滴定法測定。測定羧基含量的方法:在錐形瓶中加入ACN 0.5g,加入0.05mol· L-1的X溶液a mL。上恒溫搖床,吸附平衡。以甲基橙作指示劑,用0.1mol·L-1的標準鹽酸反滴定剩余的X溶液,標準鹽酸的平均用量為bmL。則X為________(填“NaOH”“Na2CO3”或“NaHCO3”),計算所得活性炭表面的羧基含量為______mol·kg-1(已知:ACN中,羧基的Ka=1.0×10-4、酚羥基的Ka=5.0×10-9、碳酸的Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.6×10-11;用含a、b的代數(shù)式表示)。
(4)某課題組以2500mg·L-1苯酚溶液為模型廢水,研究AC和ACN表面的酸堿性對H2O2降解苯酚的影響,得到如下圖像:
由圖像可知,________(填“AC”或“ACN”)更有利于H2O2降解苯酚,原因是__________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列屬于化合反應的是
A.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2AgB.2FeCl2+Cl2=2FeCl3
C.Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2OD.CaCO3CaO+CO2↑
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法不正確的是
A. 32 g S8(分子結構:)中的共價鍵數(shù)目為NA
B. 2 g由H218O和2H2O組成的物質中含有的質子數(shù)為NA
C. 8 g CuO與足量H2充分反應生成Cu,該反應轉移的電子數(shù)為0.2NA
D. 標準狀況下,11.2 L Cl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒數(shù)之和為NA
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某研究小組擬合成染料X和醫(yī)藥中間體Y。
已知:;
請回答:
(1)下列說法正確的是____________。
A.化合物A能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應 B.化合物C具有弱堿性
C.化合物F能發(fā)生加成、取代、還原反應 D.X的分子式是C17H22N2O3
(2)化合物B的結構簡式是___________________________________________________。
(3)寫出C+D→E的化學方程式_____________________________________________________。
(4)寫出化合物A(C10H14O2)同時符合下列條件的同分異構體的結構簡式_____________________________。
1H-NMR譜和IR譜檢測表明:①分子中有4種化學環(huán)境不同的氫原子;②分子中含有苯環(huán)、甲氧基(-OCH3),沒有羥基、過氧鍵(-O-O-)。
(5)設計以CH2=CH2和為原料制備Y()的合成路線(用流程圖表示,無機試劑任選)
_______________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】化學反應A2+B2 =2AB的能量變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 該反應是吸熱反應
B. 2 mol A—B鍵斷裂需要吸收y kJ 的能量
C. 1 mol A—A鍵和1mol B—B鍵斷裂能放出x kJ的能量
D. 2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在一定溫度下,CO和水蒸氣分別為1 mol、3 mol,在密閉容器中發(fā)生反應CO+H2O(g)CO2+H2,達平衡后測得CO2為0.75 mol,再通入6 mol水蒸氣,達到新的平衡后,CO2和H2的物質的量之和可能為
A. 1.2 mol B. 1.8 mol C. 2.5 mol D. 1.5mol
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】(1)已知2P4+9KOH+3H2O═3K3PO4+5PH3反應中氧化劑是______; 氧化劑與還原劑物質的量之比是_________;氧化產物是____________。
(2)請用雙線橋法標出下列反應電子轉移的方向和數(shù)目10Al+6NaNO3 +4NaOH═10NaAlO2 +3N2↑+2H2O______________________
(3)Mn2+、Bi3+、BiO3﹣、MnO4﹣、H+、H2O組成的一個氧化還原系統(tǒng)中,發(fā)生BiO3﹣→Bi3+的反應過程,據(jù)此回答下列問題 ①該氧化還原反應中,被還原的元素是____________。
②請將氧化劑、還原劑的化學式及配平后的方程式填入下列相應的位置中,并用單線橋法標出電子轉移的方向和數(shù)目_______________________________________。
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