(17分)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=" -92.4" kJ/mol,据此回答以下问题:
(1)合成氨工业采取的下列措施中,不能用勒沙特列原理解释的是 (填序号)。
①反应压强为20Mpa~50Mpa
②500℃的高温
③铁触媒作催化剂
④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,未反应的N2、H2循环到合成塔中。
(2)一定条件下NH3的平衡体积分数随n(N2)变化如图所示(T-温度)。则T2 T1(填>、=、<),
判断的依据是: 。
(3)合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到。
涉及反应信息如下:
反应一:C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) 平衡常数K1
反应二:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 平衡常数K2
①K1的表达式:K1= 。
②将一定量的H2O(g)和CO(g)分别通入到体积为1L的密闭容器中,在不同条件下进行反应,得到以下三组数据:
实验组别 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
||
H2O |
CO |
H2 |
CO |
|||
1 |
650 |
1 |
2 |
0.8 |
1.2 |
5 |
2 |
900 |
0.5 |
1 |
0.2 |
0.8 |
3 |
3 |
T |
a |
b |
c |
d |
t |
(Ⅰ)实验1中,用CO2表示反应开始到平衡的平均反应速率为 。
(Ⅱ)在实验3,当a=0.5、b=1时,要使c、d数据与实验2相同,且t<3,可以采取的措施为 (填序号)
A.其它条件不变温度T<900℃ B.其它条件不变温度T>900℃
C.充入一定量氖气 D.使用高效催化剂
(Ⅲ)对于反应二,当升高温度时K2 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且互不同族;其中只有两种为金属;X原子的最外层电子数与次外层电子数相等;X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9;单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应。请回答下列问题:
(1)Y、Z、W的原子半径由小到大的顺序是________(用元素符号表示)。
(2)ZW2的分子式为________________。
(3)工业生产单质Y的原理是__________________(用化学方程式表示)。
(4)X与Y化学性质相似,则X与浓的NaOH溶液反应的化学方程式是___________________________________________________。
(5)0.1 mol的单质W与50 mL 1.5 mol·L-1的FeBr2溶液反应,则被氧化的Fe2+和Br-的物质的量之比是______。
下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数,Y为元素的有关性质)。
(1)把与下面元素有关性质相符的曲线标号填入相应的空格中:
①第ⅡA族元素的价电子数________。
②第三周期元素的最高化合价________。
③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径________。
(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4;M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3;N-、Z+、X+的半径逐渐减小;化合物XN常温下为气体。据此回答:
①X为________(名称),Y为________(元素符号),Z原子结构示意图为________。
②N的最高价氧化物的水化物的化学式为__________。
③工业上制取单质M的化学方程式为______________。
有机物A、B的分子式均为C10H10O5,均能发生如下变化。
已知:①A、B、C、D等均能与NaHCO3反应
②只有A、D能与FeCl3溶液发生显色反应,A苯环上的一溴代物只有两种
③F能使溴水褪色
④H不能发生银镜反应
根据题意回答下列问题:
(1)反应③的反应类型是;有机物F含氧官能团的名称是
(2)写出有机物的结构简式D、H
(3)写出反应⑤的化学方程式
(4)D的同分异构体有很多种,写出同时满足下列要求的所有同分异构体的结构简式。
①能与FeCl3溶液发生显色反应
②能发生银镜反应但不能水解
③苯环上的一卤代物只有2种
氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料,广泛地用作有机合成催化剂。
实验室中以粗铜(含杂质Fe)为原料,某种制备铜的氯化物的流程如下。
按要求回答下列问题:
(1)操作①的名称是______________,检验溶液2中是否含有杂质离子的试剂是。操作②需在氯化氢气流中经过加热浓缩、、过滤、洗涤、干燥。
(2)上述流程中,所得固体1需要加稀盐酸溶解,其理由是;
溶液1可加试剂X用于调节pH以除去杂质,X可选用下列试剂中的(填序号)___________。
a.NaOH b.NH3·H2O c.CuO d.CuSO4
(3)反应②是向溶液2中通入一定量的SO2,加热一段时间后生成CuCl白色沉淀。写出制备CuCl的离子方程式:。
(4)现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应(铁架台、铁夹省略)。
①按气流方向连接各仪器接口顺序是:a→、 → 、 → 、 → 。实验开始前要进行一步重要操作,其操作名称是。
②反应时,盛粗铜粉的试管中的现象是。
③反应后,盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用,若用钢铁(含Fe、C)制品盛装该溶液会发生电化腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀,溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中的正极反应式为。
氮元素的化合物种类繁多,性质也各不相同。
(1)NO2有较强的氧化性,能将SO2氧化生成SO3,本身被还原为NO,已知下列两反应过程中能量变化如图所示:
则NO2氧化SO2的热化学方程式为_________________________________。
(2)在2L密闭容器中放入1mol氨气,在一定温度进行如下反应:
2NH3(g)N2(g)+3H2(g),反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表
时间t/min |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
总压强p 100 kPa |
5 |
5.6 |
6.4 |
6.8 |
7 |
7 |
则平衡时氨气的转化率为___________。
(3)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。在空气中完全燃烧生成氮气,当反应转移0.2mol电子时,生成气体在标准状况下的体积为______________。联氨溶于水可以发生与氨水类似的电离,试写出联氨在水溶液中的电离方程式:
__________________(写一步即可)。
(4)NH4+在溶液中能发生水解反应。在25℃时,0.1mol/L氯化铵溶液由水电离出的氢离子浓度为1×10-5 mol/L,则在该温度下此溶液中氨水的电离平衡常数Kb(NH3·H2O)=__________________。