氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途,NH3、HNO3等是重要化工产品。
(1)合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭、水和空气为原料来制取的。其主要反应是:
① 2C + O2 → 2CO
② C + H2O(g) → CO + H2
③ CO + H2O(g) → CO2 + H2
某次生产中将焦炭、H2O(g)和空气(设空气中N2和O2的体积比为4:1,下同)混合反应,所得气体产物经分析,组成如下表:则表中x= m3。
气体 |
CO |
N2 |
CO2 |
H2 |
O2 |
体积(m3)(标准状况) |
x |
20 |
12 |
60 |
1.0 |
(2)汽车尾气会排放氮的氧化物污染环境。已知气缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g) 2NO(g)
H>0
若1mol空气含有0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8×10-4mol.计算该温度下的平衡常数K= ;汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。
(3)SO2和氮的氧化物都是空气中的有害气体,已知:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
(4)25℃时,电离平衡常数:
化学式 |
H2CO3 |
HClO |
H2C4H4O6(酒石酸) |
电离平衡常数 |
K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 |
3.0×10-8 |
K1=9.1×10-4 K2=4.3×10-5 |
回答下列问题:
a.常温下,将0.1mol/L的次氯酸溶液与0.1mol/L的碳酸钠溶液等体积混合,所得溶液中各种离子浓度关系不正确的是
A.c(Na+) > c(ClO-) >c(HCO3-) >c(OH-)
B.c(Na+) > c(HCO3-) >c(ClO-) > c(H+)
C.c(Na+) ==" c(HClO)" +c(ClO-)+ c(HCO3-) + c(H2CO3)+ c(CO32-)
D.c(Na+) + c(H+)== c(ClO-)+ c(HCO3-) + 2c(CO32-)
E.c(HClO) + c(H+)+ c(H2CO3)== c(OH-) + c(CO32-)
b.常温下,0.1mol/L的酒石酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH为6,则c(HC4H4O6-)+2 c(C4H4O62-)= (列出计算式)。
铁及其化合物有重要用途,如聚合硫酸铁[Fe2(0H)n(S04)3-n/2]m是一种新型高效的水 处理混凝剂,而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂,某课题小组设 计如下方案制备上述两种产品:
请回答下列问题:
(1)若A为H20(g),可以得到Fe304,写出H2O的电子式:_______.
(2)若B为NaC103与稀硫酸,写出其氧化Fe2+的离子方程式(还原产物为Cl-):____。
(3)若C为KNO3和KOH的混合物,写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸鉀的化学方程式 并配平:
(4)为测定溶液I中铁元素的总含量,实验操作:准确量取20.00mL溶液I于带塞锥形瓶 中,加入足量H2O2,调节pH<3,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol.L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL。
已知:
①写出滴定选用的指示剂______,滴定终点观察到的现象______:
②溶液丨中轶元素的总含量为______g.L-1。若滴定前溶液中H202没有除尽,所测定的铁元 素的含量将会______ (填“偏高” “偏低” “不变”)。
(5)设计实验方案,检验溶液I中的Fe2+和Fe3+______。
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
请回答下列问题:
(1)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量,对反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1的影响。实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示物质的量)
①图像中T2和T1的关系是:T2T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,N2的转化率最高的是(填字母)。
③要使反应后氨的百分含量最大,则在起始体系中原料投料比n(H2)/n(N2)3(填 “>”、“<”、“=”或“无法确定”)。若容器容积恒为1 L,起始状态n(H2)="3" mol,反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2),反应的平衡常数K=。(结果保留小数点后两位)
(2)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+180.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
今有17 g氨气,假设其经催化氧化完全反应,生成一氧化氮气体和水蒸气,则该过程中所放出的热量为kJ。
(3)在装置②中,NH3和O2从145℃就开始下列反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如下图所示):
温度较低时生成为主,温度高于900℃时,NO产率下降的可能原因是。
Ⅰ铁盐、亚铁盐是实验室常用的药品。
请根据题意,完成下列填空:
(1)向酸化的FeCl3溶液中逐滴加入KI溶液,溶液变成棕褐色。该反应的离子方程式为。
(2)向酸化的FeSO4溶液中加几滴硫氰化钾溶液,没有什么明显变化,再滴加双氧水,溶液变红色。继续滴加双氧水,红色逐渐褪去,且有气泡产生。
写出上述变化中,有关反应的离子方程式:
①
②Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
③11H2O2+2SCN-=2SO42-+2CO2↑+N2↑+10H2O+2H+
若生成1mol N2,H2O2和SCN-的反应中转移电子的物质的量是mol。
(3)根据以上实验,推断Fe2+、I-和SCN-的还原性由强到弱的顺序为。
Ⅱ某课题组利用Fe粉和KNO3溶液反应,模拟地下水脱氮过程,探究脱氮原理。
(4)实验前:①先用0.1 mol·L-1H2SO4洗涤Fe粉,其目的是,然后用蒸馏水洗涤至中性;②将KNO3溶液的pH调至2.5;③为防止空气中的O2对脱氮的影响,应向KNO3溶液通入(写化学式)。
(5)如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH 随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应生成的阳离子分别是、。t1时刻后,该反应仍在进行,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是。
氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)已知:
下列有关该反应的叙述正确的是
A.正反应活化能小于169.8kJ·mol-1 |
B.逆反应活化能一定小于169.8kJ·mol-1 |
C.正反应活化能不小于169.8kJ·mol-1 |
D.正反应活化能比逆反应活化能小169.8kJ·mol-1 |
(2)H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是。
(3)H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系,如图1所示。在4000℃~5000℃时可能发生下列哪些反应(填写字母)。
(4)制取氢气的另一种方法是电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液,装置示意图见图2(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。该电解装置中电解排出液中的主要成分是(写化学式)。
(5)已知下列物质的KSP:
5.6×10-12;Ca(OH)2;1.4×10-5。氯碱工业中 电解饱和食盐水也能得到氢气,电解所用的盐水需精制,去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42—[c(SO42—)>c(Ca2+)]。某精制流程如下:
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是。
②过程I中将NH4+转化为N2的离子方程式是。
③过程II中除去的离子有。
④经过程III处理,需求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L。若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L,则处理10m3盐水b,至多添加10%Na2SO3溶液kg(溶液体积变化忽略不计)
工业上以NH3为原料经过一系列反应可以得到HNO3。
(1)工业上NH3的催化氧化反应方程式为;为了尽可能多地实现向
的转化,请你提出一条可行性建议。
(2)将工业废气NO与CO混合,经三元催化剂转化器处理如下:2CO+2NO2CO2+N2。
已知:
CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.0kJ·mol-1
三元催化剂转化器中发生反应的热化学方程式为;
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度部分数据记录如下:
时间/s |
0 |
2 |
3 |
4 |
c(NO)/mol·L-1 |
1.00×10-3 |
1.50×10-4 |
1.00×10-4 |
1.00×10-4 |
![]() |
![]() |
![]() |
①前2s内的平均反应速率v(CO)=;
②在该温度下,反应的平衡常数K=;
③假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高CO转化率的是
A.选用更有效的催化剂 B.恒容下充入Ar
C.适当降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积