(本题共13分)氨的催化氧化是工业制硝酸的重要反应,500°C,其反应方程式为:
4NH3(g) +5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)+Q,完成下列填空:
23.如果要提高上述反应的反应速率,可以采取的措施是
a.减压 b.增加NH3的浓度 c.升温 d.将水液化移走
24.在500℃时,在2L密闭容器中加入10mol NH3、10mol O2,上述可逆反应达到平衡,过程如图所示,在a时刻改变反应条件,重新达到平衡,该改变的条件可能是 ,比较b时刻与c时刻反应氨的转化率大小(填“>”或“<”)b c。其它条件不变,c时刻加压后,若平衡正向移动,其原因可能是 ,若在d时刻重新达到平衡,请在图中画出c到d的相关变化图像。
25.工业上以氨和空气为原料生产硝酸,请画出硝酸工业的物质流程图。
26.氨中氮元素原子最外层电子排布的轨道表达式是 ,短周期元素原子所形成的与N3-电子排布相同的离子所对应的原子的半径从大到小的排列顺序为 。其中非金属元素形成的氢化物的稳定性由强到弱为的顺序为(用化学式表示) 。
27.已知NH3与N2H4都是氮的氢化物,N2H4的电子式是 。NH3与N2H4都具有还原性,可以与其它强氧化剂反应,例如在一定条件下,氨可以被双氧水氧化为游离态氮,写出该反应的化学方程式 。
工业上合成有机物Ⅲ()的路线如下:
(1)有机物Ⅰ的分子式为,所含官能团名称为。
(2)反应①的反应类型为,反应②中无机试剂和催化剂为。
(3)反应③的化学方程式为。
(4)有机物Ⅳ发生消去反应可得Ⅰ,也能通过两步氧化得丙二酸,则Ⅳ的结构简式为 。
(5)已知(R表示烃基):
醛和酯也能发生上述类似反应,则苯甲醛与发生反应,可直接合成有机物Ⅲ。
碳氧化物的转化有重大用途,回答关于CO和CO2的问题。
(1)己知:① C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g) △H1
② 2CO(g) + O2(g) = 2CO2 (g) △H2
③H2O (g)= H2 (g) +1/2 O2 (g) △H3
则C (s) + O2 (g) =CO2 (g)的△H =(用△H1、△H2、△H3表示)。
(2)对于化学平衡①,在不同温度下,CO的浓度与反应时间的关系如图所示,
由图可得出如下规律:随着温度升高,①;②。
(3)某温度下,将6.0 mol H2O(g)和足量碳充入3 L的恒容密闭容器中,发生如下反应: C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g),达到平衡时测得lgK=-1.0(K为平衡常数),求平衡时H2O(g)的转化率?(写出计算过程)
(4)在神州九号飞船中,宇航员呼出的CO2也可以采用Na2O2吸收,写出相关的化学方程式并标明电子转移的方向和数目:。
酯类化合物在医药和涂料等应用广泛。
(1)某有机物X的结构简式如图所示,则下列有关说法正确的是(双选)
A.X在一定条件下能发生加成反应、加聚反应和取代反应 |
B.在Ni催化下,1 mol X最多只能与1 mol H2加成 |
C.可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和X |
D.X核磁共振氢谱有10个吸收峰 |
(2)固定CO2能有效利用资源、减缓温室效应并制备某些酯类。某高分子F可用下列途径制得:
化合物B分子式为,1mol化合物B完全燃烧需要消耗mol O2 。
(3)化合物A可由芳香族化合物Ⅰ或Ⅱ通过消去反应获得,但只有Ⅰ能与Na反应产生H2,则化合物Ⅰ的结构简式为(任写一种);由化合物Ⅱ生成A的反应条件为。
(4)写出由D与足量NaOH溶液反应生成E的化学反应方程式:。
(5)化合物Ⅲ的结构简式为在一定条件下,化合物Ⅲ也能与CO2发生类似于化合物C与CO2反应生成D的反应,生成两种化合物(互为同分异构体),写出其中任意一种化合物的结构简式:。
H2O2是一种常用绿色氧化剂,在化学研究中应用广泛。
(1)请写出H2O2的电子式 。
(2)H2O2分解过程的能量变化如图(a)所示,
试判断该反应为反应(吸热或放热)。
①已知:Fe3+催化H2O2分解的机理可分两步反应进行,
第一步反应为:2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+,
完成第二步反应的离子方程式:Fe2++
H2O2 +
_________ ="="
_________+
_________
②按图(b)装置(A、B瓶中已充有NO2气体,2NO2(g) N2O4(g), ΔH<0)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的(填“深”或“浅”),原因是。
(3)空气阴极法电解制备H2O2的装置如图(c)所示,主要原理是在碱性电解质溶液中,利用空气中O2在阴极反应得到H2O2和稀碱的混合物。
试回答:
①电源a极的名称是。
②写出阴极电极反应式。
(4)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶解印刷电路板中的金属铜,请写出铜溶解的离子方程式,控制其它条件相同,印刷电路板的金属粉末用10% H2O2和3.0 mol·L-1 H2SO4溶液处理,测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
温度(℃) |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
Cu的平均溶解速率 (×10-3mol·min-1) |
7.34 |
8.01 |
9.25 |
7.98 |
7.24 |
6.73 |
5.76 |
当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降,其主要原因是。
工业制硝酸经以下一系列反应:
请回答:
(1)写出反应④的化学方程式,实验室收集NO的方法是。
(2)对于氮的化合物,下列说法不正确的是(选填序号字母)。
a.氨可用作制冷剂
b.铵态氮肥一般不能与碱性化肥共同使用
c.硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
d.某浓硝酸中含有溶质2mol,标准状况下,该浓硝酸与足量的铜完全反应能生成1mol NO2
(3)已知:H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol
N2(g)+ 3H2(g)=2NH3(g) △H2=-92.0kJ/mol
则34g氨气与氧气反应生成N2(g)与H2O(g)时,△H=kJ/mol。
(4)氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO2,写出该反应的化学方程式。
(5)氨气是氮肥工业的重要原料,某化肥厂生产铵态氮肥(NH4)2SO4的部分工艺流程如下:
向装有CaSO4悬浊液的沉淀池中先通氨气,再通CO2的原因(请从溶解度和溶解平衡角度分析)。