工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如图所示:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2 T℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1____300℃(填“>”、“<”或“=”)。
(3)N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应,不同温度下NH3的产率如右图所示。温度高于900℃时,NH3产率下降的原因是 。
(4)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气,目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-574kJ·mol-1;
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为: 。
(5)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水。科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为 。
选考(1)PM2.5富含大量的有毒、有害物质,易引发二次光化学烟雾,光化学烟雾中含有NOx、HCOOH、(PAN)等二次污染物。
①1mol PAN中含有的σ键数目为____。PAN中四种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
②NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中中心离子的配位数为________,
心离子的核外电子排布式为_______________。
③相同压强下,HCOOH的沸点比CH3OCH3____(填“高”或“低”),其原因是___________________。
(2)PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3等。
①(NH4)2SO4晶体中各种微粒间的作用力不涉及___________(填序号)。
a.离子键
b.共价键
c.配位键
d.范德华力
e.氢键
②NH4NO3中阳离子的空间构型为_____,阴离子的中心原子轨道采用_______杂化。
(3)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β—射线吸收法,β—射线放射源可用85Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示,设晶体中与每个Kr原子紧相邻的Kr原子有m个,晶胞中Kr原子为n个,则m/n=_____(填数字)。
研究碳、氮氧化物的性质与利用具有重要意义。
(1)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时,测得气体中含等物质的量的SO2和SO3,此时反应的化学方程式是。
②由MgO制成的Mg可构成“镁——次氯酸盐”电池,其装置示意图如图1,该电池的正极反应式为;
(2)化合物甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态均相同,某温度下相互转化时的量变关系如图2所示:
①甲的化学式是;
②图中a、b、c、d四点中,表示反应处于平衡状态的是。t1~t2时间内v正(乙)v逆(甲)(填“>”“<”或“=”)
③反应进行到t2时刻,改变的条件可能是。
(3)用H2或CO催化还原NO可达到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g)△H = -180.5kJ·mol-1
2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g)△H = +571.6kJ·mol-1
则用H2催化还原NO消除污染的热化学方程式是。
选考【有机化学基础】
A是一种重要的化工原料,已知A是一种卤代烃相对分子质量为92.5,其核磁共振氢谱中只有一个峰,C是一种高分子化合物,M是一种六元环状酯,转化关系如图所示,回答下列问题:
(1)A的分子式为;A→B的反应类型;
(2)有机物D的结构式为。 M的结构简式为。
(3)写出下列反应的化学方程式:
B→C:;
E→F:。
(4)写出满足下列条件的H的同分异构体d的结构简式。
①属于酯类;
②能发生银镜反应;
③能与金属钠反应放出气体。
④核磁共振氢谱有三个峰,且峰面积比为6:1:1
【化学—物质结构与性质】
CuCl和CuCl2都是重要的化工原料,常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。已知:
①CuCl可以由CuCl2用适当的还原剂如SO2、SnCl2等还原制得:
2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-
2CuCl+SnCl2=2CuCl↓+SnCl4
②CuCl2溶液与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成配离子[Cu(En)2]2+(En是乙二胺的简写):
请回答下列问题:
(1)配离子[Cu(En)2]2+的中心原子基态外围电子排布式为,H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是;
(2)SO2分子的空间构型为;
(3)乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高的多,原因是。
(4)配离子[Cu(En)2]2+的配位数为,该微粒含有的微粒间的作用力类型有(填字母);
A.配位键 |
B.极性键 |
C.离子键 |
D.非极性键 |
E.氢键
F.金属键
(5)CuCl的晶胞结构如图所示,其中Cl-的配位数(即与Cl- 最近距离的Cu+的个数)为。
雾霾含有大量的污染物SO2、NO。工业上变“废”为宝,吸收工业尾气SO2和NO,可获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):
(1)装置Ⅰ中的主要离子方程式为。
(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数X(i)与溶液pH的关系如图所示。
①若是0.1molNaOH反应后的溶液,测得溶液的pH=8时,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是。
②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,pH降为2,用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因:。
(3)写出装置Ⅱ中,酸性条件下反应的离子方程式,。
(4)装置Ⅲ还可以使Ce4+再生,其原理如图所示。①生成Ce4+从电解槽的(填字母序号)口流出。②写出阴极的反应式。
(5)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO2-的浓度为a g·L-1,要使1 m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2L。(用含a代数式表示,计算结果保留整数)