11．圖為工業(yè)合成氨生產(chǎn)簡易流程圖：

回答下列問題：
（1）合成氨所需的氮氣來源于空氣；合成氨所需的原料氣氫氣可由天然氣制備，其主要反應(yīng)為CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；CH4和O2的反應(yīng)：2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）．CH4和H2O（g）及富氧空氣（O2含量較高，不同富氧空氣中氧氣含量不同）混合反應(yīng)，產(chǎn)物氣體組成如表：
氣體COH2N2O2
體積（L）2560152.5
計算該富氧空氣中O2和N2的體積比V（O2）：V（N2）=2：3．
（2）在合成氨的原科氣中混有的雜質(zhì)必須除去的原因是防止催化劑中毒；
上述流程中熱交換器的作用是熱交換器是利用合成氨和氨冷凝放出的熱量來加熱原料氣體或預(yù)熱反應(yīng)混合氣．從合成塔出來的混合氣體，通常僅含有15%（體積分?jǐn)?shù)）的氨．為提高原料的利用率，通常采取的措施是將N2，H2循環(huán)利用．
（3）合成氮為放熱反應(yīng)，但工業(yè)上采用400℃-500℃的溫度，主要原因是：
①該溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速率較快．②該溫度下催化劑的活性較大．
（4）氨可與CO2反應(yīng)制備尿素（CO（NH2）2]，反應(yīng)過程分為兩步，試寫出有關(guān)的化學(xué)方程式：
①氮氣與二氧化碳在加熱加壓條件下化合生成氨基甲酸銨（H2NCOONH4）：2NH3+CO2$\stackrel{加熱加壓}{→}$H2NCOONH4．
②氨基甲酸銨受熱分解為尿素與水：H2NCOONH4$\stackrel{△}{→}$CO（NH2）2+H2O．
（5）新法合成氨常采用電解法合成．即常壓下將氫氣和用氫氣稀釋的氮氣分別通入一個加熱到570℃的電解池中，氫氣和氮氣在電極上合成了氨，大大提高了氨的產(chǎn)率．新法合成氨所用的電解質(zhì)能傳導(dǎo)H+，則陰極的電極反應(yīng)式為N2+6H++6e-═2NH3．

分析 （1）根據(jù)空氣中含有大量的氮氣分析；根據(jù)反應(yīng)的方程式結(jié)合表中數(shù)據(jù)列方程式計算；
（2）根據(jù)合成氨在催化劑高溫高壓條件下進(jìn)行，則在合成氨的原科氣中混有的雜質(zhì)必須除去的原因是防止催化劑中毒；熱交換器的作用是充分利用能源，降低成本；物質(zhì)的循環(huán)使用可以節(jié)約原料，提高利用率；
（3）采用400℃-500℃的溫度，根據(jù)合成氨為放熱反應(yīng)，對氨的合成不利，但可考慮催化劑的活性增大反應(yīng)速率；
（4）根據(jù)反應(yīng)前后原子守恒書寫化學(xué)方程式；
（5）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，總反應(yīng)式減去陽極電極反應(yīng)式，即為陰極電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）因為空氣中含有大量的氮氣，并且成本很低，所以合成氨所需的氮氣來源于空氣；
設(shè)反應(yīng)消耗的H2O為xmol，O2為ymol，則根據(jù)CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）和2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g），
得$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=25}\\{3x+4y=60}\end{array}\right.$
x=10，y=7.5
V（O2）：V（N2）=$\frac{2.5+7.5}{15}$=2：3，
故答案為：空氣；2：3；
（2）因為合成氨的原科氣中混有的雜質(zhì)可能使催化劑中毒，所以在合成氨的原科氣中混有的雜質(zhì)必須除去；熱交換器的作用是利用合成氨和氨冷凝放出的熱量來加熱原料氣體或預(yù)熱反應(yīng)混合氣，充分利用能源，降低成本；未反應(yīng)的N2和H2，可以循環(huán)使用，這樣循環(huán)可以提高原料氣的利用率，
故答案為：防止催化劑中毒；熱交換器是利用合成氨和氨冷凝放出的熱量來加熱原料氣體或預(yù)熱反應(yīng)混合氣；將N2，H2循環(huán)利用；
（3）采用400℃-500℃的溫度，根據(jù)合成氨為放熱反應(yīng)，對氨的合成不利，但該溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速率較快，主要考慮催化劑的活性較大，
故答案為：該溫度下催化劑的活性較大；
（4）①氮氣與二氧化碳在加熱加壓條件下化合生成氨基甲酸銨（H2NCOONH4），則發(fā)生的化學(xué)方程式為：2NH3+CO2$\stackrel{加熱加壓}{→}$H2NCOONH4，
故答案為：2NH3+CO2$\stackrel{加熱加壓}{→}$H2NCOONH4；
②氨基甲酸銨受熱分解為尿素與水，則發(fā)生的化學(xué)方程式為：H2NCOONH4$\stackrel{△}{→}$CO（NH2）2+H2O，故答案為：H2NCOONH4$\stackrel{△}{→}$CO（NH2）2+H2O；
（5）總反應(yīng)式為N2+3H2=2NH3，陽極的電極反應(yīng)為3H2-6e-═6H+，總反應(yīng)式減去陽極電極反應(yīng)式即為陰極電極反應(yīng)式，所以陰極電極反應(yīng)式為：N2+6H++6e-═2NH3，
故答案為：N2+6H++6e-═2NH3．

點評 本題考查學(xué)生合成氨的原理以及應(yīng)用等知識，側(cè)重于學(xué)生分析能力和問題解決能力的考查，注重于化學(xué)對生活、生產(chǎn)的指導(dǎo)，難度中等．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

9．與純水的電離相似，液氨中存在著微弱的電離：2NH3?NH4++NH2-，以下敘述中正確的是（　�。�
A．液氨中含有H2O，NH3•H2O，NH3，NH4+，NH2-等微粒
B．液氨中c（NH4+）•c（NH2-）是一個隨溫度升高而減小的常數(shù)
C．液氨的電離達(dá)到平衡時c（NH3）=c（NH4+）=c（NH2-）
D．任何溫度下，只要不加入其他物質(zhì)，液氨中c（NH4+）和c（NH2-）一定相等

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

2．實驗室合成乙酸乙酯的步驟如下：在圓底燒瓶內(nèi)加入乙醇、濃硫酸和乙酸，瓶口豎直安裝通有冷卻水的冷凝管（使反應(yīng)混合物的蒸氣冷凝為液體流回?zé)績?nèi)），加熱回流一段時間后換成蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗產(chǎn)品．請回答下列問題：
（1）在燒瓶中除了加入乙醇、濃硫酸和乙酸外，還應(yīng)放入碎瓷片，目的是防止暴沸．
（2）濃硫酸的作用是催化劑、吸水劑．
（3）生成乙酸乙酯的反應(yīng)方程式為CH3CH2OH+CH3COOH$→_{△}^{濃硫酸}$CH3CH2OOCCH3+H2O．
（4）現(xiàn)擬分離含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗產(chǎn)品，如圖是分離操作步驟流程圖．請在圖中小括號內(nèi)填入適當(dāng)?shù)脑噭�，在中括號�?nèi)填入適當(dāng)?shù)姆蛛x方法．
試劑a是飽和碳酸鈉溶液，試劑b是稀硫酸；分離方法①是萃取分液，分離方法②是蒸餾，分離方法③是蒸餾．F是乙酸乙酯、E是乙醇．
（5）在得到的A中加入無水碳酸鈉粉末，振蕩，目的是除去乙酸乙酯中的水．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

19．二氧化氯是一種高效消毒劑，在60℃時用氯酸鉀與草酸反應(yīng)可生成二氧化氯，實驗裝置如圖所示：
已知：通常狀況下二氧化氯沸點為11.0℃，極易爆炸，制取和使用二氧化氯時要用性質(zhì)穩(wěn)定的氣體稀釋，以防爆炸．回答下列問題：
（1）裝置A中產(chǎn)物有K2CO3、ClO2和CO2等，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2ClO3-+H2C2O4$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$CO32-+CO2↑+2ClO2↑+H2O；裝置A中還應(yīng)安裝的玻璃儀器是溫度計，其作用是控制水浴加熱溫度為60℃．
（2）裝置B用冰水浴的原因是常溫下二氧化氯為氣態(tài)，用冰水將其冷凝為液態(tài)，以防爆炸；
（3）實驗過程中，裝置C的溶液中除了會產(chǎn)生少量Na2CO3外還會生成等物質(zhì)的量的另外兩種鈉鹽，其中一種為為NaClO2，則另一種鈉鹽的化學(xué)式為NaClO3．
（4）已知NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時析出晶體NaClO2．3H2O，在溫度高于38℃時析出晶體NaClO2．請補充從NaClO2溶液中制得NaClO2晶體的操作步驟：a．（減壓）蒸發(fā)濃縮；b低于38℃時冷卻結(jié)晶；c．過濾、洗滌；d．干燥．
（5）工業(yè)上常用鹽酸或雙氧水還原氯酸鈉制備ClO2，用H2O2制備的ClO2比用鹽酸制備的ClO2更適合用于飲用水的消毒，其主要原因是H2O2作還原劑時氧化產(chǎn)物為O2，而鹽酸作還原劑時產(chǎn)生大量Cl2．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

6．某同學(xué)用圖1所示實驗裝置制取乙酸乙酯．回答以下問題：（已知：乙醇、乙酸、乙酸乙酯的沸點依次是78.4℃、118℃、77.1℃）

（1）在燒瓶中除了加入乙醇、濃硫酸和乙酸外，還應(yīng)放入幾塊碎瓷片，其目的是防止暴沸．
（2）在燒瓶中加入一定比例的乙醇和濃硫酸的混合液的方法是：先在燒瓶中加入一定量的乙醇，然后慢慢將濃硫酸加入燒瓶，邊加邊振蕩
（3）在該實驗中，若用1mol乙醇和1mol 乙酸在濃硫酸作用下加熱，充分反應(yīng)，能否生成1mol乙酸乙酯？否，原因是該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行完全．
（4）與書中采用的實驗裝置的不同之處是：這位同學(xué)采用了球形干燥管代替了長導(dǎo)管，并將干燥管的末端插入了飽和碳酸鈉溶液中，在此處球形干燥管的作用有：①冷凝，②防止倒吸．
（5）現(xiàn)擬分離含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗產(chǎn)品，圖2是分離操作步驟流程圖．請在圖中圓括號內(nèi)填入適當(dāng)?shù)脑噭诜嚼ㄌ杻?nèi)填入適當(dāng)?shù)姆蛛x方法．
①試劑a是飽和碳酸鈉，試劑b是硫酸；分離方法①是分液，分離方法③是蒸餾．
②在得到的A中加入無水碳酸鈉粉末，振蕩，目的是除去乙酸乙酯中混有的少量水．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實驗題

16．Na2S2O3俗稱大蘇打（海波）是重要的化工原料．用Na2SO3和硫粉在水溶液中加熱反應(yīng)，可以制得Na2S2O3．已知10℃和70℃時，Na2S2O3在水中的溶解度分別為60.0g和212g．常溫下，從溶液中析出的晶體是Na2S2O3•5H2O．
現(xiàn)實驗室欲制取Na2S2O3•5H2O晶體（Na2S2O3•5H2O的分子量為248）
步驟如下：
①稱取12.6g Na2SO3于燒杯中，溶于80.0mL水．
②另取4.0g硫粉，用少許乙醇潤濕后，加到上述溶液中．
③（如圖所示，部分裝置略去），水浴加熱，微沸，反應(yīng)約1小時后過濾．
④濾液在經(jīng)過、后析出Na2S2O3•5H2O晶體．
⑤進(jìn)行減壓過濾并干燥．
（1）儀器B的名稱是球形冷凝管．其作用是冷凝回流．加入的硫粉用乙醇潤濕的目的是增加反應(yīng)物接觸面積，提高反應(yīng)速率．
（2）步驟④應(yīng)采取的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．
（3）濾液中除Na2S2O3和可能未反應(yīng)完全的Na2SO3外，最可能存在的無機雜質(zhì)是Na2SO4．
（4）為了測產(chǎn)品的純度，稱取7.40g產(chǎn)品，配制成250mL溶液，用移液管移取25.00mL于錐形瓶中，滴加淀粉溶液作指示劑，再用濃度為0.0500mol/L 的碘水，用酸式滴定管來滴定（2S2O32-+I2=S4O62-+2I-），滴定結(jié)果如下：
滴定次數(shù)滴定前讀數(shù)（mL）滴定滴定后讀數(shù)（mL）
第一次0.0030.82
第二次0.0030.80
第三次0.0030.78
列式并計算所得產(chǎn)品的純度103.2%，你認(rèn)為影響純度測定的主要原因是含有的Na2SO3也會和I2發(fā)生反應(yīng)，從而影響純度（不考慮操作引起誤差）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

3．銅、鐵都是日常生活中常見的金屬，它們的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途．
請回答以下問題：
（1）超細(xì)銅粉可用作導(dǎo)電材料、催化劑等，其制備方法如圖1：

①Cu2+的價電子排布圖； NH4CuSO3中N、O、S三種元素的第一電離能由大到小順序為N＞O＞S（填元素符號）．
②SO42-的空間構(gòu)型為正四面體形，SO32-離子中心原子的雜化方式為sp3雜化．
（2）請寫出向Cu（NH3）4SO4水溶液中通入SO2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式．2Cu（NH3）42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42-
（3）某學(xué)生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解，得到深藍(lán)色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出SO4•H2O晶體．
①下列說法正確的是c
a．氨氣極易溶于水，是因為NH3分子和H2O分子之間形成3種不同的氫鍵
b．NH3分子和H2O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角
c．Cu（NH3）4SO4所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵
d．Cu（NH3）4SO4組成元素中電負(fù)性最大的是氮元素
②請解釋加入乙醇后析出晶體的原因．乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度
（4）Cu晶體的堆積方式如圖2所示，設(shè)Cu原子半徑為r，晶體中Cu原子的配位數(shù)為，晶體的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{{a}^{3}}$=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（2\sqrt{2}r）^{3}}$×100%=74.76%（列式）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

20．草酸亞鐵為黃色固體，作為一種化工原料，可廣泛用于涂料、陶瓷、玻璃器皿等的著色劑以及新型電池材料、感光材料的生產(chǎn)．合成草酸亞鐵的流程如下：

（1）配制（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O溶液時，需加入少量稀硫酸，目的是抑制Fe2+和NH4+離子水解．
（2）將制得的產(chǎn)品（FeC2O4•2H2O）在氬氣氣氛中進(jìn)行加熱分解，結(jié)果如圖（TG%表示殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）．

①則A→B發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC2O4+2H2O；
②已知B→C過程中有等物質(zhì)的量的兩種氣態(tài)氧化物生成，寫出B→C的化學(xué)方程式FeC2O4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO2↑；
（3）某草酸亞鐵樣品中含有少量草酸銨．為了測定不純產(chǎn)品中草酸根的含量，某同學(xué)做了如下分析實驗：
Ⅰ．準(zhǔn)確稱量m g樣品，溶于少量2mol/L硫酸中并用100mL容量瓶定容．
Ⅱ．取上述溶液20mL，用c mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液變?yōu)榈仙�，消耗高錳酸鉀溶液的體積為V1mL．
Ⅲ．向上述溶液中加入足量Zn粉，使溶液中的Fe3+恰好全部還原為Fe2+，過濾，
Ⅳ．洗滌剩余的鋅粉和錐形瓶，洗滌液并入濾液
Ⅴ．用c mol/L KMnO4溶液滴定該濾液至溶液出現(xiàn)淡紫色，消耗KMnO4溶液的體積V2mL．
回答下列問題：
①已知：草酸根（C2O42-）與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，紫色消失，寫出該反應(yīng)的離子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O
②若省略步驟Ⅳ，則測定的草酸根離子含量偏大 （填“偏大”、“偏小”或“不變”）
③m g樣品中草酸根離子的物質(zhì)的量為c（V1-V2）×10-3×$\frac{25}{2}$mol（用c，V1，V2的式子表示，不必化簡）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

1．下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是（　�。�
A．氫氧化鋇溶液與稀硫酸反應(yīng)：Ba2++SO42-═BaSO4↓
B．稀硫酸與鐵粉反應(yīng)：2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑
C．鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：H++OH-═H2O
D．碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)：CO32-+2H+═H2O+CO2↑

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