(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。
A、B、C、D均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素,它们之间的转化关系如下图所示(反应条件及其他物质已经略去):。
(1)若A、D的水溶液均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,则A、D分别为(填写化学式,下同)A:,D:。写出A→B转化的化学方程式:。
(2)若A的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D的稀溶液能使蓝色的湿润石蕊试纸变红。则A为,写出A→B转化的化学方程式:
(3)若A为周期表中短周期元素形成的单质,D为强碱,画出C的电子式。
(4)若A为短周期元素形成的非金属单质,则A有多种情况,请填写下表,并完成相应的化学反应方程式。(任填1种情况)
A |
B→C化学方程式 |
向一个体积可变的密闭容器中充入4 mol A、1 mol B,发生如下的反应:4A (g)+B(s)3C(s) +4D(g)。在高温下达到平衡,测得混合气体中D的浓度为0.3 mol·L-1 。请填写下列空白:
(1)若容器体积为10 L,反应经2 min达平衡,则以A物质浓度变化表示的化学反应速率为,达平衡时A物质的转化率为。
(2)若压缩容器增大压强,则逆反应的速率,容器中D的体积分数。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)若相对分子质量M(B)>3M(C),温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小,则正反应。(填“吸热”或“放热”)
(4)在最初的容器中改充1.5 mol C、4.4 mol D,温度保持不变,要使反应达平衡时D的浓度为0.6 mol·L-1,则容器的体积是L。
在一定温度下将2 mol A和2 mol B两种气体混合于某2L密闭容器中,发生如下反应:3A (g)+3B(g)2C(g) +2D(g),2 min 末反应达到平衡状态,生成0.8 mol D,请填写下面空白:
(1)B的平衡浓度为。
(2)A的转化率为。
(3)用D表示的平均反应速率为。
(4)如果缩小反应容器容积(温度不变),使压强增大,则平衡体系中C的物质的量浓度,C的质量分数,混合气体平均相对分子质量(均填“增大”、“减小”或“不变”)。
氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法,是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下:
气体 |
氮气 |
氢气 |
氨 |
熔点(℃) |
-210.01 |
-252.77 |
-77.74 |
沸点(℃) |
-1![]() |
-259.23 |
-33.42 |
反应体系中各组分的部分性质见上表:
(1)合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到℃使混合气体分离出来产品;继续循环的气体是。
(2)工业上采取用上述(1)操作的目的:
。
(3)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________。
(4)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在673K,30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点 c处反应达到平衡
C.点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样
D.其他条件不变,773K下反应至t1时刻, n(H2)比上图中d点的值大
高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:FeO(s)+ CO (g) Fe(s)+ CO2(g)△H>0
(1)此反应的平衡常数表达式为:K=;
(2)温度升高,达到新的平衡后,高炉内CO2与CO的体积比(填“增大”、 “减小”或“不变”。);
(3)已知1100℃时,K= 0.263。某时刻测得高炉中c(CO2)= 0.025mol/L,c(CO)= 0.1mol/L,在这种情况下,该反应(填“是”或“不是”)处于化学平衡状态。
如果“不是”,此时化学反应向方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。如果“是”,此空不填。
(4)在一定温度下,10L密闭容器中加入5molSO2、4.5molO2,发生反应2SO2+O22SO3经10min后反应达平衡时有3molSO3生成。试计算:
①O2的转化率为:
②平衡常数K为: