【題目】含氮類化合物在人類的日常生活中有著重要的作用。
(1)研究表明,在200℃,壓強超過200MPa時,不使用催化劑,氨便可以順利合成。但工業(yè)上合成NH3往往在溫度500℃壓強20~50MPa的條件下進行,已知合成氨為放熱反應,試分析原因________________________________。
(2)已知:A.2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l) ΔH=-123kJ/mol
B. NH2COONH4(l)(NH2)2CO(g)+H2O(g) ΔH= +50kJ/mol
①在工業(yè)生產(chǎn)中,尿素是由以上A、B兩步合成的,則工業(yè)上由氨氣與二氧化碳合成尿素的熱化學反應方程式為:__________________________________。
②尿素合成過程中通過控制溫度、NH3和CO2的物質(zhì)的量比(氨碳比a)等因素來提高CO2的轉化率。如圖是在其他因素一定,不同氨碳比條件下CO2平衡轉化率與溫度的關系圖。由圖可知當溫度一定時,a值越大,CO2轉化率越大其原因是_____________________;當a一定時,CO2平衡轉化率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,其原因為_______________________________。
(3)工業(yè)上常利用4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)生產(chǎn)硝酸。在同溫條件下,向2L的反應容器中充入2mol NH3與2.75molO2,平衡時NH3轉化率為50%,則該溫度下K=________________;保持溫度不變,反應容器中每種物質(zhì)各增加0.1mol,則平衡將___________移動;其他條件不變,下列措施一定可以增大氨氣轉化率的是_________________。
a.降低氨氣濃度 b.增大容器體積 c.降低溫度 d.移除水蒸氣 e.選擇合適的催化劑
【答案】 溫度太低反應太慢,壓強太大對設備要求較高,壓強太低轉化率下降 2NH3(g)+CO2(g) (NH2)2CO(g) +H2O(g) ΔH=-73kJ/mol a值越大,NH3占反應物比例高,平衡向正向移動提高了CO2轉化率 前半段B反應為主導因素,溫度升高,促進B反應向正向移動,后半段A反應為主導因素,A反應向逆向移動 0.75 逆向(或向左) abd
【解析】試題分析:本題考查合成NH3適宜條件的選擇,蓋斯定律的應用,化學平衡圖像的分析,化學平衡常數(shù)的計算和應用,外界條件對化學平衡的影響。
(1)工業(yè)合成氨的反應為N2+3H22NH3;工業(yè)上合成NH3使用500℃不使用200℃的原因是:溫度太低反應速率太慢,且在500℃時催化劑的催化活性最好。工業(yè)上合成NH3使用20~50MPa不使用200MPa的原因是:壓強太低反應速率慢且反應物轉化率低;雖然增大壓強既能加快反應速率也能提高NH3的產(chǎn)率,但壓強太大對設備要求較高,在經(jīng)濟上不合算。
(2)①工業(yè)上用NH3與CO2反應生成(NH2)2CO和H2O,應用蓋斯定律,將A+B得,2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(g)+H2O(g)ΔH=(-123kJ/mol)+(+50kJ/mol)=-73kJ/mol,工業(yè)上由NH3和CO2合成尿素的熱化學方程式為:2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(g)+H2O(g)ΔH=-73kJ/mol。
②由圖可知當溫度一定時,a值越大,CO2轉化率越大,其原因是:a值越大,NH3占反應物的比例越大,平衡向正反應方向移動,提高CO2的轉化率。當a一定時,升高溫度CO2平衡轉化率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,其原因是:前半段(最高點之前)B反應為主導因素,溫度升高,促進B反應向正向移動,后半段(最高點之后)A反應為主導因素,升高溫度,A反應向逆向移動。
(3)用三段式,4NH3(g)+ 5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
c(起始)(mol/L)1 1.375 0 0
c(轉化)(mol/L)150%=0.5 0.625 0.5 0.75
c(平衡)(mol/L)0.5 0.75 0.5 0.75
該溫度下K===0.75。保持溫度不變,反應容器中每種物質(zhì)各增加0.1mol,瞬時NH3、O2、NO、NH3物質(zhì)的量濃度依次為0.55mol/L、0.8mol/L、0.55mol/L、0.8mol/L,此時Qc==0.80.75,平衡將逆向移動。a項,其他條件不變時,降低氨氣濃度,平衡向逆反應方向移動,O2的轉化率減小,NH3的轉化率增大;b項,增大容器體積,即減小壓強,平衡向正反應方向移動,NH3的轉化率增大;c項,由于該反應是放熱反應還是吸熱反應未知,無法判斷降低溫度,平衡移動的方向,無法判斷NH3的轉化率是增大還是減小;d項,移除水蒸氣,平衡向正反應方向移動,NH3的轉化率增大;e項,使用合適催化劑能加快反應速率,平衡不移動,NH3的轉化率不變;一定可以增大氨氣轉化率的是abd,答案選abd。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】有一透明溶液,可能含有Al3+、Fe3+、K+、NH4+、Mg2+和Cu2+等離子中的一種或幾種,F(xiàn)加入Na2O2粉末只有無色無味的氣體放出,并同時析出白色沉淀。加入Na2O2的量與生成白色沉淀的量之間的關系用圖來表示。
試推斷:
(1)原溶液中一定含有________。
(2)一定不含有________。
(3)可能含有________。
(4)為了進一步確定可能含有的離子,應增加的實驗方法為________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】Na2FeO4是制造高鐵電池的重要原料,同時也是一種新型的高效凈水劑。在工業(yè)上通常利用如圖裝置生產(chǎn)Na2FeO4,下列有關說法不正確的是
A. 右側電極反應方程式:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
B. 左側為陽離子交換膜,當Cu電極生成1mol氣體時,有2molNa+通過陽離子交換膜
C. 可以將左側流出的氫氧化鈉補充到該裝置中部,以保證裝置連續(xù)工作
D. Na2FeO4具有強氧化性且產(chǎn)物為Fe3+,因此可以利用Na2FeO4除去水中的細菌、固體顆粒以及Ca2+等
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列有關說法中,不正確的是( )
A. 汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2,使用催化劑可以加快該反應的速率.
B. FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等條件下二者對H2O2分解速率的改變相同
C. 室溫下,pH=4的NaHSO4溶液中,水電離出的H+濃度為1×10-10 mol/L
D. Mg(OH)2固體在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),該固體可溶于NH4Cl溶液
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在①蛋白質(zhì) ②油脂 ③淀粉 ④葡萄糖⑤纖維素四種物質(zhì)中,水解后能生成氨基酸的是_________(填序號,下同),遇碘水變藍的是___________,在人體中不能直接被消化吸收的是____________,水解后能生成高級脂肪酸和甘油的是______________,不能水解的是_____________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】鋁-石墨雙離子電池是一種高效電池。原理為:AlLi + Cx(PF6) Al+xC+Li++PF6-,電池結構如圖所示。下列說法正確的是
A. 放電時外電路中電子向鋁鋰電極移動
B. 放電時正極反應為Cx(PF6)+e-= xC+ PF6-
C. 充電時,鋁石墨電極上發(fā)生還原反應
D. 以此電池為電源,電解NaCl飽和溶液,當生成11.2LH2時,電池負極質(zhì)量減少7g
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下圖為實驗室制取純凈、干燥的Cl2,并進行檢驗Cl2性質(zhì)實驗的裝置。其中E瓶中放有干燥紅色布條;F中為銅網(wǎng),F(xiàn)右端出氣管口附近放有脫脂棉。
(1)寫出制備氯氣的反應方程式并用雙線橋標明電子轉移過程___________。
(2)C中試劑是_______;D中試劑的作用是_________。
(3)E中現(xiàn)象是_____________;F中現(xiàn)象是________;H中發(fā)生反應的化學方程式為___________________。
(4)KMnO4與濃鹽酸反應也能產(chǎn)生氯氣,請配平以下方程式:
____KMnO4 + ____HCl=____KCl + ____MnCl2 + ____Cl2↑ + ____H2O。
若反應產(chǎn)生0.1 mol Cl2,則轉移的電子數(shù)目為_______。
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