- 人工固氮技术——合成氨
- 共672题
空气的主要成分是N2，其次是O2．已知N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应，在标准状况下，液态氮的沸点是-195.8℃，远低于常温．最近，有的科学家根据蒸汽机的原理，发明了一种液态氮蒸汽机，它是利用液态氮吸收环境中的热量而汽化来驱动机车．运用能源环保知识，联系实际简要说明上述发明的优点．（写出3点理由）
①______，
②______，
③______．
正确答案
解：N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应，氮气是空气的主要成分之一，氮气在空气中的含量最高，占空气体积分数的78%氮气储量大，原料来源广泛，液氮汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，所以根据蒸汽机的原理，发明的一种液态氮蒸汽机具有优点以下几个优点：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源；
故答案为：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；
②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；
③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源．
解析
解：N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应，氮气是空气的主要成分之一，氮气在空气中的含量最高，占空气体积分数的78%氮气储量大，原料来源广泛，液氮汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，所以根据蒸汽机的原理，发明的一种液态氮蒸汽机具有优点以下几个优点：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源；
故答案为：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；
②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；
③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源．
Na、Al、Fe、Cu、Cl、Si、N、S是中学化学中重要的元素，请完成下列相关元素及其化合物的问题：
（1）写出工业固氮合成氨的化学方程式______；
（2）将Na2Fe5Si8O22（OH）2 写出氧化物的形式为______；
（3）氢硫酸为弱酸，将H2S气体通入到FeCl3溶液中溶液出现淡黄色的沉淀，写出该反应的离子方程式______；
（4）写出用Al与MnO2高温下反应制Mn的化学方程式______．
正确答案
解：（1）工业上用氮气和氢气在高温高压催化剂条件下制取氨气，该反应为可逆反应，反应方程式为N2+3H2
故答案为：N2+3H2
（2）根据硅酸盐的氧化物表示方法的原则和写法，结合原子个数守恒和化合价不变的思想，得Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，
故答案为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O；
（3）Fe3+具有强氧化性，能够氧化二价硫，向FeCl3溶液中通入硫化氢气体有淡黄色沉淀生成，离子方程式为2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
故答案为：2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
（4）Al与MnO2发生铝热反应4Al+3MnO2
故答案为：4Al+3MnO2
解析
解：（1）工业上用氮气和氢气在高温高压催化剂条件下制取氨气，该反应为可逆反应，反应方程式为N2+3H2
故答案为：N2+3H2
（2）根据硅酸盐的氧化物表示方法的原则和写法，结合原子个数守恒和化合价不变的思想，得Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，
故答案为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O；
（3）Fe3+具有强氧化性，能够氧化二价硫，向FeCl3溶液中通入硫化氢气体有淡黄色沉淀生成，离子方程式为2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
故答案为：2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
（4）Al与MnO2发生铝热反应4Al+3MnO2
故答案为：4Al+3MnO2
正确答案
解析
解：A、氮气转化为二氧化氮，要两步进行氮气放电生成一氧化氮，一氧化氮再被氧化生成二氧化氮，不实现甲到丁的一步转化，故A错误；
B、氢氧化钠无法转化过氧化钠，故B错误；
C、SiO2无法一步转化为H2SiO3，首先二氧硅与强碱反应生成硅酸盐，然后再利用强制弱生成硅酸，故C错误；
D、甲→乙：Al
故选D．
工业上合成NH3除了需要N2外，一定还需要（ ）
正确答案
解析
解：工业上合成NH3是利用氮气和氢气反应生成氨气，氮、氢混合气体通过压缩机压缩，送入合成塔，发生N2+3H2
农村有句谚语：“雷雨发庄稼”．请你写出有关反应的化学方程式．
正确答案
解：“雷雨发庄稼”，空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2+O2
一氧化氮的密度比空气略大，不稳定，常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体，2NO+O2=2NO2；
二氧化氮气体有毒，易与水反应生成硝酸（HN03）和一氧化氮，3NO2+H2O=2HNO3+NO；
生成的硝酸随雨水淋洒到大地上，同土壤中的矿物相互作用，生成可溶于水的硝酸盐可作氮肥，植物生长得更好；
故答案为：N2+O2
解析
解：“雷雨发庄稼”，空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2+O2
一氧化氮的密度比空气略大，不稳定，常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体，2NO+O2=2NO2；
二氧化氮气体有毒，易与水反应生成硝酸（HN03）和一氧化氮，3NO2+H2O=2HNO3+NO；
生成的硝酸随雨水淋洒到大地上，同土壤中的矿物相互作用，生成可溶于水的硝酸盐可作氮肥，植物生长得更好；
故答案为：N2+O2
N2是空气的重要组成部分，因此有科学家依据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的，其原理主要依据是（ ）
正确答案
解析
解：液氮气化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，故选A．
氮气常用作保护气，其原因是（ ）
正确答案
解析
解：氮气分子中含有N≡N键，键能较大，一般条件下不易和其它物质反应，所以氮气常常作保护气，氮气的性质与分子中原子个数无关，氮气和氢气、氧气在一定条件下反应，故选D．
（2015秋•德州校级月考）元素及其化合物转化关系是化学学习的重要内容之一．下列各组物质的转化关系中不全部是通过一步反应完成的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氮气与氢气合成氨气，氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，均通过一步反应完成，故A不选；
B、钠在氧气中点燃生成过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠，均通过一步反应完成，故B不选；
C、硫在氧气中燃烧只能生成二氧化硫，二氧化硫氧化生成三氧化硫，不能一步转化，故C选；
D、硅与氧气反应生成二氧化硅，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液中通入二氧化碳生成硅酸，均通过一步反应完成，故D不选；
故选C．
在氮的单质和常见化合物中：
（1）常用作保护气（如填充灯泡、焊接保护等）的物质是______，原因是______．
（2）常用作制冷剂的物质是______，原因是______．
（3）能与酸反应生成盐、在常温下为气态的物质是______，写出它与HCl等强酸反应的离子方程式：______．
（4）在通常状况下是晶体、易溶于水、可以作氮肥、遇碱会放出带刺激性气味气体的一类物质是______，写出它们与NaOH等强碱溶液反应的离子方程式：______．
正确答案
解：（1）氮气的化学性质不活泼，性质较稳定，能作保护气，
故答案为：N2；氮气的化学性质不活泼；
（2）氨气手常见的含氮化合物，易液化，气化吸收周围的热量，可作制冷剂；
故答案为：NH3；氨气易液化，液氨在气化时吸收大量热；
（3）能和酸反应生成盐的物质应该具有碱性，在常温下为气态的物质是NH3；氨气属于碱性气体，易和盐酸等强酸反应，NH3+H+=NH4+，
故答案为：NH3；NH3+H+=NH4+；
（4）可以作氮肥、遇碱会放出带刺激性气味气体的物质为铵盐，铵盐都是易溶于水的物质，铵盐和氢氧化钠等强碱溶液能发生复分解反应，生成氨气和水，离子反应方程式为：NH4++OH-=NH3↑+H2O，
故答案为：铵盐；NH4++OH-=NH3↑+H2O．
解析
解：（1）氮气的化学性质不活泼，性质较稳定，能作保护气，
故答案为：N2；氮气的化学性质不活泼；
（2）氨气手常见的含氮化合物，易液化，气化吸收周围的热量，可作制冷剂；
故答案为：NH3；氨气易液化，液氨在气化时吸收大量热；
（3）能和酸反应生成盐的物质应该具有碱性，在常温下为气态的物质是NH3；氨气属于碱性气体，易和盐酸等强酸反应，NH3+H+=NH4+，
故答案为：NH3；NH3+H+=NH4+；
（4）可以作氮肥、遇碱会放出带刺激性气味气体的物质为铵盐，铵盐都是易溶于水的物质，铵盐和氢氧化钠等强碱溶液能发生复分解反应，生成氨气和水，离子反应方程式为：NH4++OH-=NH3↑+H2O，
故答案为：铵盐；NH4++OH-=NH3↑+H2O．
在氮的单质和常见化合物中：
（1）常用作保护气（如填充灯泡、焊接保护等）的物质是______
（2）能与酸反应生成盐，在常温下为气态的物质是______，写出它与HCl等强酸反应的离子方程式：______．
（3）在通常状况下是晶体、易溶于水、可以作氮肥、遇碱会放出带刺激性气味气体的一类物质是______，写出它们与NaOH等强碱溶液反应的离子方式：______．
正确答案
氮气
氨气
NH3+H+=NH4+
铵盐
NH4++OH-=NH3．H2O
解析
解：（1）氮气的键能较大，所以其化学性质不活泼，性质较稳定，能作保护气，故答案为：N2；
（2）能和酸反应生成盐的物质应该具有碱性，具有碱性含有氮元素的氢化物是NH3；氨气与酸反应生成可溶性的铵盐，离子反应方程式为：NH3+H+=NH4+，
故答案为：NH3；NH3+H+=NH4+；
（3）可以作氮肥、遇碱会放出带刺激性气味气体的物质为铵盐，铵盐都是易溶于水的物质，铵盐和氢氧化钠等强碱溶液能发生复分解反应，生成氨气和水，离子反应方程式为：NH4++OH-=NH3．H2O，
故答案为：铵盐；NH4++OH-=NH3．H2O．
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