氨是重要的氮肥,是产量较大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术称为哈伯法,是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。试回答下列问题:
(1)合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是________。
A.采用较高压强 |
B.采用500 ℃的高温 |
C.用铁触媒作催化剂 |
D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,剩余N2和H2循环到合成塔 |
中,并补充N2和H2
(2)下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置,简述检验有氨气生成的方法:
_________________________________________________________________。
(3)在298 K时,将10 mol N2和30 mol H2通入合成塔中,放出的热量小于924kJ,原因是______________________________
(4)1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性
的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温、常压下高转化率的电化学合成氨。其
实验装置如下图,则其阴极的电极反应式为____________________________。
工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
(1)金属M为,操作1为。
(2)加入H2O2的作用是(用离子方程式表示),加入氨水的作用是。
(3)由CoC2O4·2H2O转化为Co2O3的化学方程式是。
(4)知Li2CO3微溶于水,且水溶液呈碱性。其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是,在常温条件下,饱和Li2CO3 溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为。
温度/℃ |
10 |
30 |
60 |
90 |
浓度/mol・L-1 |
0.21 |
0.17 |
0.14 |
0.10 |
(5)用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂,阳极生成两种气体,则阳极的电极反应式为。
为应对环境污染,使得对如何减少煤燃烧和汽车尾气中各种含碳、氮、硫等气体的排放,及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。
(1)为减少煤燃烧中废气的排放,常将煤转化为清洁气体燃料。请写出焦炭与水蒸气高温下反应的化学方程式:。
(2)选择适当的催化剂在高温下可将汽车尾气中的 CO、NO转化为无毒气体。
已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)∆H1="-566" kJ∙mol-1
②2NO(g)+2CO(g) ⇋N2(g)+ 2CO2(g)∆H2="-746" kJ∙mol-1
则反应N2(g)+ O2(g)= 2NO(g)的∆H=kJ∙mol-1。
(3)在一定温度下,向1L密闭容器中充入0.5 mol NO、2 mol CO,发生上述反应②,
20s反应达平衡,此时CO的物质的量为1.6 mol。在该温度下反应的平衡常数K=。
(4)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为_____________________。
(5)氮氧化物进入水体可转化为NO3─,电化学降解法可用于治理水中NO3─的污染。原理如图所示。
电源正极为(填“A”或“B”),若电解过程中转移了0.4mol电子,则处理掉的NO3─为g。
合成有机玻璃树脂和高聚物H的合成路线如下:
已知:
RCOOR′+ R″OHRCOOR″ + R′OH (R、R′、R″代表烃基)
CH2=CH—CH=CH2+CH2=CH2
试回答:
(1)E中官能团的名称是。
(2)C到D的反应类型是,D到E反应的“一定条件”是。
(3)下列说法正确的是(选填字母)。
A.乙可使Br2的CCl4溶液褪色 |
B.G与乙二醇互为同系物 |
C.D的核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为3:1:1:1 |
D.生成有机玻璃树脂和高聚物H均为加聚反应 |
(4)B到C的化学方程式是。
(5)乙的同分异构体中含有酯基的有种,写出其中能发生银镜反应的一种同分异构体的结构简式。
(6)生成高聚物H的化学方程式是。
废旧显示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料,制得Ce(OH)4和硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O],流程设计如下:
已知:Ⅰ.酸性条件下,铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式,Ce4+有较强氧化性;
Ⅱ.CeO2不溶于稀硫酸,也不溶于NaOH溶液。
回答以下问题:
(1)反应①的离子方程式是。
(2)反应②中H2O2的作用是。
(3)反应③的离子方程式是。
(4)已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来,该过程可表示为:
2Ce3+ (水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层)+ 6H+(水层)
从平衡角度解释:向CeT3 (有机层)加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是。
(5)硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O]广泛用于水的净化处理,其净水原理用离子方程式解释是。
(6)相同物质的量浓度的以下三种溶液中,NH4+的浓度由大到小的顺序是。
a.Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O
b.(NH4) 2SO4
c.(NH4) 2CO3
碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)C、CO、CO2在实际生产中有如下应用:
a.2C + SiO2Si + 2CO b.3CO + Fe2O3
2Fe + 3CO2
c.C + H2OCO + H2 d.CO2 + CH4
CH3COOH
上述反应中,理论原子利用率最高的是。
(2)有机物加氢反应中镍是常用的催化剂。但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒,在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2,为搞清该方法对催化剂的影响,查得资料:
则:① 不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是。
② SO2(g) + 2CO(g) =" S(s)" + 2CO2(g) △H =。
(3)汽车尾气中含大量CO和氮氧化物(NO)等有毒气体。
①活性炭处理NO的反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2 (g) ∆H=-a kJ·mol-1(a>0)
若使NO更加有效的转化为无毒尾气排放,以下措施理论上可行的是:。
a.增加排气管长度 b.增大尾气排放口
c.添加合适的催化剂 d.升高排气管温度
②在排气管上添加三元催化转化装置,CO能与氮氧化物(NO)反应生成无毒尾气,其化学方程式是。
(4)利用CO2与H2反应可合成二甲醚(CH3OCH3)。以KOH为电解质溶液,组成二甲醚空气燃料电池,该电池工作时其负极反应式是。
(5)电解CO制备CH4和W,工作原理如图所示,生成物W是,其原理用电解总离子方程式解释是。