【題目】德國(guó)化學(xué)家哈伯從1902年開始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂薄:铣砂笔侨祟惪茖W(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破,其反應(yīng)原理為: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1

一種利用天然氣合成氨的簡(jiǎn)易流程如下:

天然氣先經(jīng)脫硫,然后通過兩次轉(zhuǎn)化,再經(jīng)過二氧化碳脫除等工序,得到氮?dú)浠旌蠚,進(jìn)入氨合成塔,制得產(chǎn)品氨。

(1)僅從提高氨產(chǎn)率的角度,氨合成塔中適宜的生產(chǎn)條件是

(2)CH4與水蒸氣制氫氣的反應(yīng)為CH4(g)+ H2O (g)CO (g) +3H2(g),在2 L的密閉容器中,將物質(zhì)的量各1 molCH4H2O (g)混合反應(yīng),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示:

①該反應(yīng)的△H 0(填﹥、﹤)。

②圖中壓強(qiáng)P1 P2(填﹥、﹤)。

200℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= (保留一位小數(shù))。

(3)NH3經(jīng)過催化氧化生成NO,以NO為原料通過電解的方法可以制備NH4NO3,其總反應(yīng)是8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,試寫出以惰性材料作電極的陰極反應(yīng)式: ;陽(yáng)極反應(yīng)式: ;電解過程中需要補(bǔ)充一種物質(zhì)才能使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,該物質(zhì)是 。

【答案】(1)低溫、高壓(2)①>②<③K=69.1(mol·L-12

(3)陰極:3NO+15e-+18H+=3NH4++3H2O

陽(yáng)極:5NO-15e-+10H2O=5NO3-+20H+;氨水或氨氣

【解析】

試題分析:(1)因?yàn)楹铣砂钡姆磻?yīng)為氣體減小的放熱反應(yīng),提高氨產(chǎn)率,平衡逆向移動(dòng),氨合成塔中適宜的生產(chǎn)條件是低溫、高壓。

(2)①由圖可知,壓強(qiáng)不變,溫度越高CH4(g)的轉(zhuǎn)化率越大,故溫度升高平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),即△H>0 ②溫度容積不變,增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)即逆反應(yīng)方向移動(dòng),則CH4(g)的轉(zhuǎn)化率越小,所以壓強(qiáng)越大,CH4(g)的轉(zhuǎn)化率越小,則P1<P2。③200℃,CH4(g)的轉(zhuǎn)化率0.8,所以參加反應(yīng)的CH4(g)的物質(zhì)的量為0.8mol

CH4(g)+H2O(g)═CO(g+3H2(g)

起始濃度(mol/L):0.5 0.5 0 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol/L):0.4 0.4 0.4 1.2

平衡濃度(mol/L):0.1 0.1 0.4 1.2

所以200℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= c(CO)c3(H2)/ c(CH4)c(H2O) =(0.4×1.23)/(0.1×0.1)=69.1mol·L-12。

(3)電解NO制備NH4NO3,陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為3NO + 15e-+ 18H+ = 3NH4+ + 3H2O陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式5NO-15e- + 10H2O = 5NO3-+20 H+,從兩極反應(yīng)可看出,要使得失電子守恒,陽(yáng)極產(chǎn)生的NO3-的物質(zhì)的量大于陰極產(chǎn)生的NH4+的物質(zhì)的量,總反應(yīng)方程式為8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3因此若要使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充氨氣或氨水。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A②③ B①③ C①②③ D①②③④

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【題目】

A. BaCl2溶液中加入適量Na2CO3溶液后,靜置,向上層清液中繼續(xù)滴加Na2CO3溶液,若無(wú)沉淀,說明Ba2已經(jīng)完全沉淀

B. 淀粉在稀硫酸的作用下水解后,加NaOH溶液使溶液呈堿性,加入新制CuOH2,加熱,若有紅色沉淀生成,說明淀粉已經(jīng)完全水解

C. Na2SO4·10H2O晶體置于坩堝中加熱,冷卻后稱量,并重復(fù)上述操作,若相鄰兩次稱量的結(jié)果相同,說明硫酸鈉已全部失去結(jié)晶水

D. 用酸式滴定管向滴有酚酞的NaOH溶液中滴加標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液,若滴入最后一滴HCl溶液后粉紅色剛好褪去,說明已達(dá)滴定終點(diǎn)

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C.Fe2+→Fe3+
D.Cl2→ClO

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水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)

氫氣是一級(jí)能源

使用氫氣作燃料有助于控制溫室效應(yīng)

若用生成的氫氣與空氣中多余的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇儲(chǔ)存起來,可以改善生存環(huán)境

A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ③④

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A. 14 B. 15 C. 16 D. 17

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壓強(qiáng)

轉(zhuǎn)化率

溫度

0.1MPa

0.5MPa

1MPa

10MPa

400℃

99.2%

99.6%

99.7%

99.9%

500℃

93.5%

96.9%

97.8%

99.3%

600℃

73.7%

85.8%

89.5%

96.4%

試回答下列問題。

(1)關(guān)于可逆反應(yīng)的限度,你能得出什么啟示?

________________________________________。

(2)提高該化學(xué)反應(yīng)限度的途徑有:_____________________。

(3)要實(shí)現(xiàn)SO2的轉(zhuǎn)化率為93.5%,需控制的反應(yīng)條件是____________________。

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