(14分)氨的合成是最重要的化工生产之一。
Ⅰ.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:
①用焦炭跟水反应:C(s)+H2O(g)CO(g) + H2(g);
②用天然气跟水蒸气反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图,且方法②的反应为吸热反应,则方法②中反应的ΔH =________kJ/moL。
Ⅱ.在3个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:
3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据为:
容 器 |
甲 |
乙 |
丙 |
反应物投入量 |
3 mol H2、2 mol N2 |
6 mol H2、4mol N2 |
2 mol NH3 |
达到平衡的时间(min) |
t |
5 |
8 |
平衡时N2的浓度(mol·L-1) |
c1 |
3 |
c2 |
(1)下列能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2
b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(2)甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min,表中c1 c2(填“>”、“<” 或“=”)。
(3)用氨合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。工业生产时,原料气带有水蒸气。图1表示CO2的转化率与氨碳比
、水碳比
的变化关系。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是 。
②测得B点氨的转化率为30%,则x1= 。
Ⅲ.有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图2所示。
电池正极的电极反应式是 ,A是 。
某研究性学习小组利用手持技术探究强碱和不同的酸中和反应的过程如下:
(1)实验步骤:
① 分别配制浓度均为0.1mol·L-1的NaOH、HC1、CH3 COOH、H3PO4溶液备用。配制过程中用到的玻璃仪器有烧杯、容量瓶、玻璃棒、细口瓶、、。
② 在锥形瓶中加入10mL0.1 mol·L-1的HC1,在25.00mL(填“酸式”、“碱式”)滴定管中加入0.1 mol·L-1的NaOH,连接数据采集器和pH传感器。
③ 向锥形瓶中滴入NaOH,接近估算的NaOH用量附近时,减慢滴加速度,等读数稳定后,再滴下一滴NaOH。
④存储计算机绘制的pH变化图。用0.1 mol·L-1的CH3 COOH、H3 PO4溶液代替HC1重复上述②~④的操作。
(2)结果分析:20℃时NaOH分别滴定HC1、CH3 COOH、H3 PO4的pH变化曲线如下。
根据上述曲线回答下列问题:
①20℃时,三种酸从强到弱的顺序是;
②滴定开始后醋酸曲线变化比盐酸快的原因是;
③醋酸恰好中和时pH≈8的原因是;
④某同学认为前述的步骤中,NaOH滴定磷酸不可行其原因是 。
分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高,热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点,使得分子筛获得广泛的应用。某种型号的分子筛的工业生产流程可简单表示如下:
在加NH3• H2O调节pH的过程中,若pH控制不当会有Al(OH)3生成,假设生产流程中铝元素和硅元素均没有损耗,钠原子的利用率为10℅。
(1)分子筛的孔道直径为称为4A型分子筛,当Na+被Ca2+取代时就制得5A型分子筛,当Na+被K+取代时就制得3A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4.65
)和异丁烷(分子直径为5.6
)应该选用型分子筛。
(2)Al2(SO4)3溶液与Na2SiO3溶液反应生成胶体的离子方程式为。
(3)该生产流程中所得滤液里含有的离子除H+、OH-外,主要为。
(4)加NH3·H2O调节pH后,加热到900C并趁热过滤的原因可能是。
(5)该生产流程中所得分子筛的化学式为。
长郡中学某化学兴趣小组设计如图所示的实验装置来探究隔绝空气加热后亚硫酸钠分解后的产物(查阅资料:无水亚硫酸钠隔绝空气受热到600℃才开始分解)。
(1)如何检查上述装置的气密性____________________________________________________。
(2)如果加热温度低于600℃,向所得冷却后固体试样中滴加70%硫酸至足量,在装置B中观察到的现象为_______________________________________________________________,此时A中反应的离子方程式为:______________________________________________。
(3)当加热温度为600℃以上一会儿后,向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量,观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀,同时发现在B中无明显现象,C中发现有黑色沉淀产生,则生成淡黄色沉淀的离子方程式为_________________________________________________。
(4)在(3)中滴加足量稀盐酸后,烧瓶内除Cl-外,还存在另一种浓度较大的阴离子。请简述检验该离子的方法:____________________________________________________________。
(5)写出Na2SO3固体加热到600℃以上分解的化学方程式:_________________________。
(8分)(1) 某实验室要用90mL1.00 mol·L-1的NaOH溶液。在配制该NaOH溶液的过程中:
①除了要使用托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管,还要使用的仪器有。
②需用托盘天平称取NaOH的质量为g。
(2)从海带中提取碘的流程如下图:
①指出提取碘的过程中实验操作、操作的名称:a__________、c__________
②在3mL碘水中,加入1mL四氯化碳,振荡、静置后,观察到试管里的分层现象是
。(注:下图试管中深色区为紫红色溶液)
(6分)A、B、C、D四种可溶性化合物,分别由阳离子Fe3+、Ba2+、Al3+、Na+和阴离子OH-、SO42-、Cl-、CO32-中的各一种组成(离子不重复)。通过实验,得出如下结论:
①A和D的溶液显碱性,0.1mol·L-1A溶液的pH小于13;
②铜粉能溶解在B的溶液中;
③往C的溶液中加入过量的D溶液,最终没有沉淀。
根据以上实验事实,回答下列问题:
(1) 试写出A和B的化学式:A,B___________。
(2) 试写出实验③中反应的离子方程式。