(15分)氨可用于制取氨水、液氮、氮肥(尿素、碳铵等)、硝酸-优题课

题文

(15分)氨可用于制取氨水、液氮、氮肥(尿素、碳铵等)、硝酸、铵盐、纯碱等，因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中，最重要的化工产品之一。
（1）以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气。图1是一定温度、压强下，CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和1 mol H₂(g)的能量变化示意图，写出该反应的热化学方程式 (△H用E₁、E₂、E₃表示)。

（2）CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性，因此工业上常用乙酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气体中的CO，反应原理：[Cu(NH₃)₂CH₃COO](l)+ CO(g)+NH₃(g)[Cu(NH₃)₃] CH₃COO·CO(l) △H＜0，吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力，则再生的适宜条件是 (填字母序号)。

A．高温、高压

B．高温、低压

C．低温、低压

D．低温、高压

（3）已知N₂(g)+ 3H₂2NH₃(g)   △H=－94.4kJ·mol^－1，恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示。

①在2L容器中发生反应，前20min内，ν(NH₃)=             ，放出的热量为           。
②25 min时采取的措施是                         。
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为                        。(保留3位有效数字)
（4）用氨气制取尿素[CO(NH₂)]的反应为2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)   △H＜0。某温度下，向容器为100L的密闭容器中通入4 mol NH₃和2molCO₂，该反应进行到40s时，达到平衡，此时CO₂的转化率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH₃的浓度随时间的变化而变化。若反应延续至70s，保持其他条件不变的情况下，请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH₃)随时间的变化曲线。

科目化学题型填空题难度中等

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科学家正在研究温室气体 $C H_{4}$ 和 $C O_{2}$ 的转化和利用。
（1） $C H_{4}$ 和 $C O_{2}$ 所含的三种元素电负性从小到大的顺序为。
（2）下列关于 $C H_{4}$ 和 $C O_{2}$ 的说法正确的是(填序号)。
a．固态 $C O_{2}$ 属于分子晶体
b． $C H_{4}$ 分子中含有极性共价键，是极性分子
c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以 $C H_{4}$ 熔点低于 $C O_{2}$

d． $C H_{4}$ 和 $C O_{2}$ 分子中碳原子的杂化类型分别是 $s p^{3}$ 和 $s p$

（3）在 $N i$ 基催化剂作用下， $C H_{4}$ 和 $C O_{2}$ 反应可获得化工原料 $C O$ 和 $H_{2}$ .
①基态 $N i$ 原子的电子排布式为，该元素位于元素周期表的第族。
② $N i$ 能与 $C O$ 形成正四面体形的配合物 $N i (C O)_{4}$ ,1 $m o l N i (C O)_{4}$ 中含有 $m o l σ$ 键。
（4）一定条件下， $C H_{4}$ 和 $C O_{2}$ 都能与 $H_{2} O$ 形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。 $C H_{4}$ 与 $H_{2} O$ 形成的水合物俗称"可燃冰"。

①"可燃冰"中分子间存在的2种作用力是。
②为开采深海海底的"可燃冰"，有科学家提出用 $C O_{2}$ 置换 $C H_{4}$ 的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 $n m$ ，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是。

$C, N, O, A l, S i, C u$ 是常见的六种元素。
（1） $S i$ 位于元素周期表第周期第族。
（2） $N$ 的基态原子核外电子排布式为； $C u$ 的基态原子最外层有个电子。
（3）用">"或"<"填空：

原子半径	电负性	熔点	沸点
$A l$ $S i$	$N$ $O$	金刚石晶体硅	_{$C H_{4}$ $S i H_{4}$}

（4）常温下，将除去表面氧化膜的 $A l$ 、 $C u$ 片插入浓 $H N O_{3}$ 中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（ $I$ ）随时间（ $t$ ）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

0- $t_{1}$ 时，原电池的负极是 $A l$ 片，此时，正极的电极反应式是,溶液中的 $H^{+}$ 向极移动， $t_{1}$ 时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是。

(15分)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

（1）已知：

化学键	$C － H$	$C － C$	$C ＝ C$	$H － H$
键能/ $k J \cdot m o l^{ˉ 1}$	412	348	612	436

计算上述反应的 $△ H$ ＝ $k J \cdot m o l^{ˉ 1}$ 。
（2）维持体系总压强 $p$ 恒定，在温度 $T$ 时，物质的量为 $n$ 、体积为 $V$ 的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为 $α$ ，则在该温度下反应的平衡常数 $K$ ＝(用 $α$ 等符号表示)。
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了 $H_{2}$ 以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实。
②控制反应温度为600℃的理由是。
（4）某研究机构用 $C O_{2}$ 代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应： $C O_{2} ＋ H_{2} ＝ C O ＋ H_{2} O$ ， $C O_{2} ＋ C ＝ 2 C O$ 。新工艺的特点有(填编号)。
① $C O_{2}$ 与 $H_{2}$ 反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
② 不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③ 有利于减少积炭
④ 有利于 $C O_{2}$ 资源利用

Ⅰ.请回答：
（1） $H_{2} O_{2}$ 的电子式。
（2）镁燃烧不能用 $C O_{2}$ 灭火，用化学方程式表示其理由。
（3）在 $A g C l$ 沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式。
（4）完成以下氧化还原反应的离子方程式：
(___) $M n {O_{4}}^{－}$ ＋(___) $C_{2} {O_{4}}^{2 －}$ +____＝(___) $M n^{2 +}$ ＋(___) $C O_{2}$ ↑＋ $8 H_{2} O$

Ⅱ．化合物甲和 $N a A l H_{4}$ 都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和 $H_{2}$ 反应生成甲。甲与水反应可产生 $H_{2}$ ，甲与 $A l C l_{3}$ 反应可得到 $N a A l H_{4}$ 。将4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况)的 $H_{2}$ 。
请推测并回答：
（1）甲的化学式。
（2）甲与 $A l C l_{3}$ 反应得到 $N a A l H_{4}$ 的化学方程式。
（3） $N a A l H_{4}$ 与水发生氧化还原反应的化学方程式。
（4）甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为 $F e_{2} O_{3}$ )，脱锈过程发生反应的化学方程式。
（5）某同学认为：用惰性气体赶尽反应体系中的空气，将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥，再与金属钠反应，得到固体物质即为纯净的甲；取该固体物质与水反应，若能产生 $H_{2}$ ，即可证明得到的甲一定是纯净的。
判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由。

化合物 $X$ 是一种香料，可采用乙烯与甲苯为主要原料，按下列路线合成：

已知： $R X$ $R O H$ ； $R C H O$ ＋ $C_{3} C O O R$ $R C H ＝ C H C O O R$
请回答：
（1） $E$ 中官能团的名称是。
（2） $B ＋ D \to F$ 的化学方程式。
（3） $X$ 的结构简式。
（4）对于化合物 $X$ ，下列说法正确的是。

A．	能发生水解反应	B．	不与浓硝酸发生取代反应
C．	能使 $B r_{2} / C C l_{4}$ 溶液褪色	D．	能发生银镜反应

（5）下列化合物中属于F的同分异构体的是

。

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