热门试卷

X 查看更多试卷
1
题型:简答题
|
简答题

合成氨反应在解决世界70亿人口的吃饭问题上起了重要的作用,合成氨的方法有很多.

(一)方法1:合成塔中发生反应N2+3H2(g)⇌2NH3(g),下表给出了500℃条件下,某恒容密闭容器中该反应起始和平衡时各物质的浓度数据,则平衡时N2的转化率为______,该条件下反应的平衡数为______

方法2:1998年2位希腊化学家提出了电解合成氨的新思路,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+

为介质,实现了高温(570℃)常压下高转化率的电解法合成氨,装置如图1.钯电极A是电解池的______极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是______

方法3:最新的“人工固氮”研究报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2

表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)△H=a kJ/mol

进一步研究NH3生成量与温度的关系(其它条件均一样),反应3 小时,测得部分实验

数据如下表:

(1)依据上述数据,能否判断该反应是放热还是吸热反应?说出你的判断依据:______

(2)已知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1

2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1

求上述固氮反应的△H=______

(二)NH3的另外一个重要用途是制备HNO3,提供如图2仪器(图中铁夹、橡皮管等辅助用品已略去,多余的仪器可以不用,个别仪器可以重复使用),请你组装出一套装置,模拟工业上氨的催化氧化,并保证在仪器e中能看到红棕色气体,最终能制得HNO3.请你写出所设计方案的仪器连接循序:a→______(将所连接仪器的顺序依次填入即可).若a仪器用m d代替,则d中装入得药品为______.若a仪器用b代替,则b中用到的药品为______

正确答案

解析

解:(一)方法1:设平衡时N2的变化量是x,则

          N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

初始浓度:2.48     4.34       0

变化浓度:0.63    1.91       1.27

平衡浓度:1.85     2.43      1.27

衡时N2的转化率为×100%=25.4%,K===0.0608,故答案为:25.4%;0.0608;

方法2、电解池中,氢离子移向阴极,所以钯电极A是电解池的阴极,阴极发生还原反应,氮气在阴极上放电,与氢离子结合生成氨气,即N2+6e-+6H+=2NH3

故答案为:阴;N2+6H++6e-=2NH3

方法3:(1)温度对化学平衡移动方向的影响是:温度越高,氨气的量越大,但是没有告诉说是进行到3小时达到了平衡,故无法判断反应的吸放热情况,

故答案为:不能;因为没有给出反应进行3小时是否达到了平衡;

②已知:a、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol;

b、O2(g)+2H2(g)═2H2O(l);△H=-571.6kJ/mol,则反应2N2(g)+6H2O(l)═4NH3(g)+3O2(g)等于2a-3b;

所以△H=2×(-92.4kJ/mol)-3×(-571.6kJ/mol)=+1530.0kJ/mol,

故答案为:+1530.0kJ/mol;

(二)氨的催化氧化中的氨气可以用a制备,将氨气干燥,再和空气混合在催化剂的作用下可以获得NO,和空气相遇即可得到二氧化氮,二氧化氮和水反应,即可制的硝酸溶液,所以连接顺序是a→g→f→d→e→d,加热氯化铵和氢氧化钙的混合物可以制氨气,还可以用浓氨水和碱石灰(或生石灰、或是氢氧化钠固体)来制备,若a仪器用m d代替,则d中装入得药品为浓氨水,若a仪器用b代替,则b中用到的药品为浓氨水和生石灰(碱石灰或是氢氧化钠固体),用来制取氨气,

故答案为:a→g→f→d→e→d;浓氨水;浓氨水和生石灰(碱石灰或是氢氧化钠固体).

1
题型:简答题
|
简答题

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:

(l)已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化钱溶液经加热后反应制取氮气,写出该反应的化学方程式:______

(2)图中,氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有______

(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨______(“会”或“不会”)发生倒吸,原因是______

(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是______.锥形瓶中还可观察到的现象是:______

(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:______

(6)用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染.例如.

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

写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式______;若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为______(阿伏加德罗常数的值用N2表示),放出的热量为______kJ.

正确答案

解析

解:(1)根据质量守恒定律及题干信息可知,反应物是NaNO2和NH4Cl,生成物是N2和H2O和NaCl,用观察法配平即可,反应方程式为:NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O,故答案为:NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O;

(2)甲装置的作用有将气体混合均匀、控制氢气和氮气的流速、干燥气体,

故答案为:干燥气体,观察气泡速度,控制氢气和氮气的流速;

(3)氨气的混合气体中含有大量的氮气和氢气,均是难溶于水的气体,不会倒吸,

故答案为:不会;混合气体中含有大量难溶于水的氮气和氢气;

(4)氨的氧化反应是一个放热反应,放出的热使铂丝保持红热,生成的一氧化氮与空气中的氧气化合成二氧化氮,二氧化氮是红棕色气体,故答案为:氨的氧化反应是一个放热反应,放出的热使铂丝保持红热;有红棕色气体产生;

(5)氨的催化氧化反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O24NO+6H2O;

(6)已知①CH4(g)+4N02(g)═4NO(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-574kJ•mol-1

②CH4(g)+4N0(g)═2N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-1160kJ•mol-1

则反应CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)等于(①+②),

根据盖斯定律,所以反应CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=[(-574kJ•mol-1)+(-1160kJ•mol-1)]=-867KJ/mol,反应CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)中,1mol甲烷参加反应转移电子数为8mol,所以标准状况下4.48L极0.2molCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子为1.6mol,电子总数为1.6NA,当转移8mol电子,放出的能量为867KJ,所以转移1.6mol电子放出的能量为173.4KJ,

故答案为:CH4(g)+2N02(g)═N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-867KJ/mol;1.6NA;173.4.

1
题型:简答题
|
简答题

化学肥料在农业生产中具有重要的作用,关系着农业生产是否丰收.化学肥料在农业生产中的广泛应用,为化学肥料的大规模工业生产提供了舞台.

(1)在合成氨的设备(合成塔)中,设置热交换器的目的是______

(2)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物,一般可采用下列两种方法处理.

碱液吸收法:NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O  氨还原法:8NH3+6NO27N2+12H2O(NO也有类似的反应)

请从绿色化学的角度分析两种方法的优劣:______

(3)某化肥厂用NH3制备NH4NO3.已知:由NH3制NO的产率是96%,NO制HNO3的产率是92%,则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗用NH3质量(不考虑其他损耗)的______%.

(4)硝酸铵是一种常用的氮肥,在贮存和使用该化肥时,把应注意的事项及理由填入下表(填两条应注意的事项及理由即可).

正确答案

解析

解:(1)化氧化设备中设置热交换器,把不同温度之间的气体进行热交换,可预热反应气体,余热利用可起到充分利用能源的目的;故答案为:利用余热,节约能源;(2)碱液吸收法:NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O,NH3还原法:8NH3+6NO27N2+12H2O,分析可知碱液吸收法消耗大量的氢氧化钠生成的亚硝酸盐有毒,NH3还原法产物无污染,得到合成氨的原料气;

故答案为:碱液吸收法要消耗大量的NaOH,同时产生有毒的NaNO2;NH3还原法不消耗贵重原料,且产物无污染,N2又可做合成NH3的原料气;

(3)由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%,

根据氮原子守恒可知,

NH3~NO~HNO3

则1mol氨气可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol,

由HNO3+NH3═NH4NO3

则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8832mol,

氨气的质量之比等于物质的量之比,

则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数为×100%=53.1%;

故答案为:53.1;

(4)由于硝酸铵受撞击时易爆炸,因此硝酸铵不能与易燃物混放;不能用铁锤等物将结块的硝酸铵砸碎;不能受到严重撞击;铵盐水解显酸性不能和水解显碱性的草木灰混合使用,硝酸铵是易溶于水的物质易在土壤中流失;

①不能与碱性肥料混施 硝酸铵溶液呈碱性;②不能剧烈撞击 硝酸铵易爆炸;

故答案为:①不能与碱性肥料混施 硝酸铵溶液呈碱性;②不能剧烈撞击 硝酸铵易爆炸.

1
题型:简答题
|
简答题

联合生产是实现节能减排的重要措施,工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要的意义.下面是工业上合成氨的简易流程:

(1)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,设备A的名称是______,其中发生的化学反应方程式为______

(2)设备B的名称是______,其中m和n是两个通水口,入水口是______

(填“m”或“n”);不宜从相反方向通水的原因是______

(3)设备C的作用是______

(4)原料气中往往含有CO等杂质,在进行反应前要先净化,净化的原因是______

(5)氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是______

(6)生产出来的NH3可以用来生产硝酸.在制备硝酸的过程中,由于二氧化氮不能一次性被水完全吸收,因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循环操作,使其充分转化为硝酸(不考虑生产过程中的其它损失).

①从理论上分析,要使氨气完全转化为硝酸,则原料中氧气和氨气物质的量的投料比至少为______

②如果按理论上的原料比将原料放在特定条件的密闭容器中进行反应,所有物质不与外界交换,则最后所得溶液的质量分数为______.(保留三位有效数字)

正确答案

解:(1)氮气和氢气经过压缩、除油后进入合成塔合成氨气,所以A为合成塔;工业合成氨中合成塔中的反应为:氮气和氢气在高温高压条件下生成氨气,反应方程式为:N2+3H22NH3

故答案为:合成(氨)塔;N2+3H22NH3

(2)从合成塔出来的气体温度较高,需要先降温再吸收,则B为冷却塔(或冷凝器);一元高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷却效果好,所以入水口为n,

故答案为:冷却塔(或冷凝器);n;高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷却效果好;

(3)设备C是分离塔,将生成的液态氨气与未反应的原料气分离,氨气不断被液化分离,减小氨气的浓度,促使平衡不断正向移动,提高原料的利用率,

故答案为:分离液氨和未反应的原料气;

(4)原料气中的H2S、CO、CO2等杂质容易造成催化剂中毒,降低催化效果,所以必须将原料气中往往含有的H2S、CO、CO2等杂质除去,防止催化剂中毒,

故答案为:防止催化剂中毒;

(5)氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩,来增大压强,这样可以加快化学反应速率,还可以让化学平衡朝生成NH3的方向进行,

故答案为:增大压强,加快反应速率,使平衡朝生成NH3的方向进行;

(6)①由4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得:NH3+2O2=HNO3+H2O,则原料氨气和氧气物质的量的投料比为1:2,

故答案为:1:2;

②由4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得:NH3+2O2=HNO3+H2O,则按理论上的原料比将原料放在一个具有反应条件的密闭容器中进行,所有物质不与外界交换,则生成1molHNO3、molH2O,则硝酸的质量分数为:×100%=77.8%,

故答案为:77.8%.

解析

解:(1)氮气和氢气经过压缩、除油后进入合成塔合成氨气,所以A为合成塔;工业合成氨中合成塔中的反应为:氮气和氢气在高温高压条件下生成氨气,反应方程式为:N2+3H22NH3

故答案为:合成(氨)塔;N2+3H22NH3

(2)从合成塔出来的气体温度较高,需要先降温再吸收,则B为冷却塔(或冷凝器);一元高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷却效果好,所以入水口为n,

故答案为:冷却塔(或冷凝器);n;高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷却效果好;

(3)设备C是分离塔,将生成的液态氨气与未反应的原料气分离,氨气不断被液化分离,减小氨气的浓度,促使平衡不断正向移动,提高原料的利用率,

故答案为:分离液氨和未反应的原料气;

(4)原料气中的H2S、CO、CO2等杂质容易造成催化剂中毒,降低催化效果,所以必须将原料气中往往含有的H2S、CO、CO2等杂质除去,防止催化剂中毒,

故答案为:防止催化剂中毒;

(5)氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩,来增大压强,这样可以加快化学反应速率,还可以让化学平衡朝生成NH3的方向进行,

故答案为:增大压强,加快反应速率,使平衡朝生成NH3的方向进行;

(6)①由4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得:NH3+2O2=HNO3+H2O,则原料氨气和氧气物质的量的投料比为1:2,

故答案为:1:2;

②由4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得:NH3+2O2=HNO3+H2O,则按理论上的原料比将原料放在一个具有反应条件的密闭容器中进行,所有物质不与外界交换,则生成1molHNO3、molH2O,则硝酸的质量分数为:×100%=77.8%,

故答案为:77.8%.

1
题型:简答题
|
简答题

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:

(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)⇌CO2+H2

①t℃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保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的转化率α(H2O)=______

   (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______573K(填“>”、“<”或“=”).

(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)△H=-905kJ•mol-1,不同温度下NO产率如右图所示.温度高于900℃时,NO产率下降的原因______

(4)废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素,农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-,一般可以通过两种方法将其除去.

①方法一:将Ca(OH)2或CaO 投加到待处理的废水中,生成磷酸钙,从而进行回收.当处理后的废水中c(Ca2+)=2×10-7 mol/L时,溶液中c(PO43-)=______mol/L.

(已知Ksp[Ca3(PO42]=2×10-33

②方法二:在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成高品位的磷矿石-鸟粪石,反应的方程式为Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓.该方法中需要控制污水的pH为7.5~10,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低.其原因可能为______.与方法一相比,方法二的优点为______

正确答案

解:(1)①根据题意:CO+H2O(g)⇌CO2 +H2

           初始浓度:0.2     0.3          0      0

           变化浓度:0.12    0.12       0.12    0.12

       平衡时的浓度:0.08    0.18       0.12    0.12  则K===1,

故答案为:1;  

②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,相当于充入0.3molCO和0.3mol水蒸气,设H2O的转化了xmol

     CO+H2O(g)⇌CO2 +H2

起始:0.3   0.3          0        0

转化:x      x           x        x

平衡0.3-x     0.3-x      x        x 则K===1,x=0.15,水蒸气的总转化率α(H2O)=

×100%=50%,

故答案为:50%;

(2)对于放热反应,温度越高,则化学平衡逆向移动,合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H<0,正反应为放热反应,化学平衡逆向移动,导致平衡常数减小,所以T1<573K,

故答案为:<

(3)对于放热反应,温度升高,则化学平衡向逆向移动,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H<0,正反应为放热反应,所以氨气的产率减小,

故答案为:温度高于900℃时,平衡向左移动;

(4)①废水中c(Ca2+)=2×10-7 mol/L时,根据Ksp[Ca3(PO42]=c3(Ca2+)×c2(PO43-)=8.0×10-21×c2(PO43-)=2.0×10-33,解得c(PO43-)=5.0×10-7mol•L-1

故答案为:5×10-7

②若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低,可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动,方法二能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水,

故答案为:当pH高于10.7时,溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动;能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水;

解析

解:(1)①根据题意:CO+H2O(g)⇌CO2 +H2

           初始浓度:0.2     0.3          0      0

           变化浓度:0.12    0.12       0.12    0.12

       平衡时的浓度:0.08    0.18       0.12    0.12  则K===1,

故答案为:1;  

②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,相当于充入0.3molCO和0.3mol水蒸气,设H2O的转化了xmol

     CO+H2O(g)⇌CO2 +H2

起始:0.3   0.3          0        0

转化:x      x           x        x

平衡0.3-x     0.3-x      x        x 则K===1,x=0.15,水蒸气的总转化率α(H2O)=

×100%=50%,

故答案为:50%;

(2)对于放热反应,温度越高,则化学平衡逆向移动,合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H<0,正反应为放热反应,化学平衡逆向移动,导致平衡常数减小,所以T1<573K,

故答案为:<

(3)对于放热反应,温度升高,则化学平衡向逆向移动,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H<0,正反应为放热反应,所以氨气的产率减小,

故答案为:温度高于900℃时,平衡向左移动;

(4)①废水中c(Ca2+)=2×10-7 mol/L时,根据Ksp[Ca3(PO42]=c3(Ca2+)×c2(PO43-)=8.0×10-21×c2(PO43-)=2.0×10-33,解得c(PO43-)=5.0×10-7mol•L-1

故答案为:5×10-7

②若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低,可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动,方法二能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水,

故答案为:当pH高于10.7时,溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动;能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水;

1
题型:简答题
|
简答题

合成氨的流程示意图如图:回答下列问题:

(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气.氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法____________

(2)设备A中含有电加热器、触煤和热交换器,设备A的名称,其中发生的化学反应方程式为______

(3)设备B的名称______

(4)设备C的作用______

正确答案

解:(1)分离空气提取氮气的方法有两种,以上液化、分馏空气,另一种为空气与碳反应生成二氧化碳,反应后除去二氧化碳气体,

故答案为:液化、分馏;与碳反应后除去CO2

(2)合成氨的设备为合成塔,发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g),

故答案为:合成(氨)塔;N2(g)+3H2(g)2NH3(g);

(3)冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器,

故答案为:冷凝塔或冷凝器;

(4)设备C为分离器,分离器用来分离液氨和原料气,

故答案为:将液氨与未反应的原料气分离.

解析

解:(1)分离空气提取氮气的方法有两种,以上液化、分馏空气,另一种为空气与碳反应生成二氧化碳,反应后除去二氧化碳气体,

故答案为:液化、分馏;与碳反应后除去CO2

(2)合成氨的设备为合成塔,发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g),

故答案为:合成(氨)塔;N2(g)+3H2(g)2NH3(g);

(3)冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器,

故答案为:冷凝塔或冷凝器;

(4)设备C为分离器,分离器用来分离液氨和原料气,

故答案为:将液氨与未反应的原料气分离.

1
题型:简答题
|
简答题

(2015秋•莱芜期末)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0.一种工业合成氨的简易流程图如下:

完成下列填空:

(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS.一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生.NH4HS的电子式是______,写出再生反应的化学方程式:______;NH3的沸点高于H2S,是因为NH3分子之间存在着一种叫______的作用力.

(2)室温下,0.1mol•L-1的氯化铵溶液和0.1mol•L-1的硫酸氢铵溶液,酸性更强的是______,其原因______

(已知:HSO4-⇌H++SO42-Ka=1.2×10-2    NH3•H2O⇌NH4++OH-Kb=1.8×10-5  )

(3)图甲表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系.根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:______(答案用小数表示,保留3位有效数字).

(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图乙坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图.

(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)______.简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:______(任写2点).

正确答案

解:(1)NH4HS的电子式是;H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS,一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,反应过程中生成一水合氨,依据原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为:2NH4HS+O22NH3•H2O+2S;

;NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点高于H2S,

故答案为:;2NH4HS+O22NH3•H2O+2S;分子间作用;

(2)硫酸氢铵中的硫氢根离子第二步电离程度Ki2=1.2×10-2,非常的大,而氯化铵是水解呈酸性,所以硫酸氢铵溶液的酸性强同浓度的氯化铵,

故答案为:硫酸氢铵;硫酸氢铵中的硫氢根离子第二步电离程度Ki2=1.2×10-2,非常的大,大于铵根离子水解产生的酸性;

(3)依据反应特征N2+3H2=2NH3 △V

                            1     3     2       2

        平衡体积                   V          V

即反应前后气体体积减小为生成氨气的体积,相同条件下,气体体积比等于气体物质的量之比,图象分析可知平衡状态氨气体积含量42%,设平衡混合气体体积为100,氨气为体积42,则反应前气体体积100+42=142,氮气和氢气按照1:3混合,氮气体积=142×=35.5,依据化学方程式计算反应的氮气体积为21,平衡状态氮气为35.5-21=14.5,则氮气体积分数为14.5%;

故答案为:14.5%;

(4)合成氨的反应是放热反应,开始反应,氨气物质的量增大,达到平衡状态,继续升温,平衡逆向进行,氨气物质的量减小,画出的图象为:

,故答案为:

(5)分析流程合成氨放热通过Ⅳ热交换器加热反应混合气体,使反应达到所需温度,提高合成氨原料总转化率,依据平衡移动原理分析,分离出氨气促进平衡正向进行,把平衡混合气体中氮气和氢气重新循环使用,提高原理利用率;

故答案为:Ⅳ;分离液氨,未反应的氮气和氢气循环使用.

解析

解:(1)NH4HS的电子式是;H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS,一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,反应过程中生成一水合氨,依据原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为:2NH4HS+O22NH3•H2O+2S;

;NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点高于H2S,

故答案为:;2NH4HS+O22NH3•H2O+2S;分子间作用;

(2)硫酸氢铵中的硫氢根离子第二步电离程度Ki2=1.2×10-2,非常的大,而氯化铵是水解呈酸性,所以硫酸氢铵溶液的酸性强同浓度的氯化铵,

故答案为:硫酸氢铵;硫酸氢铵中的硫氢根离子第二步电离程度Ki2=1.2×10-2,非常的大,大于铵根离子水解产生的酸性;

(3)依据反应特征N2+3H2=2NH3 △V

                            1     3     2       2

        平衡体积                   V          V

即反应前后气体体积减小为生成氨气的体积,相同条件下,气体体积比等于气体物质的量之比,图象分析可知平衡状态氨气体积含量42%,设平衡混合气体体积为100,氨气为体积42,则反应前气体体积100+42=142,氮气和氢气按照1:3混合,氮气体积=142×=35.5,依据化学方程式计算反应的氮气体积为21,平衡状态氮气为35.5-21=14.5,则氮气体积分数为14.5%;

故答案为:14.5%;

(4)合成氨的反应是放热反应,开始反应,氨气物质的量增大,达到平衡状态,继续升温,平衡逆向进行,氨气物质的量减小,画出的图象为:

,故答案为:

(5)分析流程合成氨放热通过Ⅳ热交换器加热反应混合气体,使反应达到所需温度,提高合成氨原料总转化率,依据平衡移动原理分析,分离出氨气促进平衡正向进行,把平衡混合气体中氮气和氢气重新循环使用,提高原理利用率;

故答案为:Ⅳ;分离液氨,未反应的氮气和氢气循环使用.

1
题型:简答题
|
简答题

(2013•成都三模)合成氨工业对国防具有重要意义,如制硝酸、合成纤维以及染料等.

(1)已知某些化学键的键能数据如下表:

合成氨的热化学反应方程式为______

(2)常温下,向饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2,有NaHCO3固体析出,该反应的化学方程式为______;所得溶液中离子的电荷守恒式是______;若向饱和NaCl与饱和CO2的混合溶液中通入氨气,则没有NaHCO3固体析出,原因是______

(3)氨氮废水(含NH3、NaOH和Na2SO4)超标排放会造成水体富营养化.右图通过直接电化学氧化法有效除去某工厂氨气.其中阴离子的流动方向为______(填“向a极”或“向b极”),电解过程中,b极区的pH______(填“增大”或“减小”或“不变”),阳极反应方程式为______

正确答案

解:(1)△H=反应物总键能-生成物总键能=946KJ/mol+436KJ/mol×3-6×390KJ/mol=-86KJ/mol,

故答案为:-86KJ/mol;

(2)饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2反应方程式为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;

溶液中阳离子:钠离子、氢离子、铵根离子;阴离子:氯离子、氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子,依据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2×c(CO32-)+c(Cl-);二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;

故答案为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2×c(CO32-)+c(Cl-);

二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;

(3)由电源的连接方式可知,a为电解池的阳极,b为电解池的阴极,电解过程中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,故阴离子移向a;阳极上氨气失去电子被氧化生成氮气电极反应式为:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;b极(阴极)上氢离子放电发生还原反应,所以氢离子浓度减小pH值增大,

故答案为:向a极;增大;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

解析

解:(1)△H=反应物总键能-生成物总键能=946KJ/mol+436KJ/mol×3-6×390KJ/mol=-86KJ/mol,

故答案为:-86KJ/mol;

(2)饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2反应方程式为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;

溶液中阳离子:钠离子、氢离子、铵根离子;阴离子:氯离子、氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子,依据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2×c(CO32-)+c(Cl-);二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;

故答案为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2×c(CO32-)+c(Cl-);

二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;

(3)由电源的连接方式可知,a为电解池的阳极,b为电解池的阴极,电解过程中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,故阴离子移向a;阳极上氨气失去电子被氧化生成氮气电极反应式为:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;b极(阴极)上氢离子放电发生还原反应,所以氢离子浓度减小pH值增大,

故答案为:向a极;增大;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

1
题型:简答题
|
简答题

氨在工业上有很多重要应用,合成氨的流程示意图如下:

回答下列问题:

(1)设备A中含有电加热器、触煤和热交换器,设备A的名称______,其中发生的化学反应方程式为______;原料氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式:______

(2)设备B的名称______,其中m和n是两个通水口,入水口是______(填“m”或“n”).不宜从相反方向通水的原因______

(3)设备C的作用是______

正确答案

解:(1)氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气方程式为:N2+3H2 2NH3;碳和水蒸气反应方程式:C+H2 CO+H2;甲烷和水蒸气反应方程式:CH4+H2OCO+H2

故答案为:合成塔;N2+3H2 2NH3;C+H2 CO+H2、CH4+H2OCO+H2

(2)混合气体进入冷却塔冷凝,冷凝水从下口n进入,从上口m排出,这样通过逆向通水,冷凝效果会更好,

故答案为:冷凝器;n;高温气体从冷凝塔上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷凝效果更好;

(3)C是分离塔,在分离塔内将液氨和未反应的原料气体分离,然后循环利用,提高了原料的利用率,

故答案为:将液氨和未反应的原料气体分离.

解析

解:(1)氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气方程式为:N2+3H2 2NH3;碳和水蒸气反应方程式:C+H2 CO+H2;甲烷和水蒸气反应方程式:CH4+H2OCO+H2

故答案为:合成塔;N2+3H2 2NH3;C+H2 CO+H2、CH4+H2OCO+H2

(2)混合气体进入冷却塔冷凝,冷凝水从下口n进入,从上口m排出,这样通过逆向通水,冷凝效果会更好,

故答案为:冷凝器;n;高温气体从冷凝塔上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷凝效果更好;

(3)C是分离塔,在分离塔内将液氨和未反应的原料气体分离,然后循环利用,提高了原料的利用率,

故答案为:将液氨和未反应的原料气体分离.

1
题型:简答题
|
简答题

利用天然气合成氨的工艺流程示意图如图1所示:

依据上述流程,完成下列填空:

(1)天然气脱硫时的化学方程式是______

(2)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是______(多选扣分).

(a)相似相溶原理  (b)勒沙特列原理  (c)酸碱中和原理

(3)由KHCO3分解得到的CO2可以用于______(写出CO2的一种重要用途).

(4)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在图2中标出上述流程图第三处循环(循环方向、循环物质).

(5)在一定温度和压强的密闭合成反应器中,H2和N2混合气体平均相对分子质量为8.5,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均式量为10,请计算此时H2的转化率(写出计算过程):______

正确答案

解:(1)硫化氢是酸性气体,可以和碱氢氧化铁发生中和反应:3H2S+2Fe(OH)3→Fe2S3+6H2O,

故答案为:3H2S+2Fe(OH)3═Fe2S3+6H2O;

  (2)K2CO3(aq)和CO2反应生成碳酸氢钾,增大压强,化学平衡向右进行,符合化学平衡移动原理,故答案为:b;

(3)二氧化碳可以和氢氧化钠反应生碳酸钠,固体二氧化碳干冰易升华可以做制冷剂,故答案为:生产纯碱(或作制冷剂等);

(4)上述流程图第三处循环使用的物质是氮气和氢气,即,故答案为:

(5)设充入气体总量为1mol,氮气为x,则氢气为(1-x).

则有:28x+2(1-x)=8.5解得:N2:x=0.25mol  H2:1mol-0.25mol=0.75mol

又设平衡时N2转化y,则:

          N2 +3H2⇌2NH3

起始   0.25mol        0.75mol          0

变化    y                3y            2y

平衡  (0.25-y)mol  (0.75-3y)mol    2ymol

则有:

解得:y=0.075mol

则氢气的转化率为:

答:此时H2的转化率为30%.

解析

解:(1)硫化氢是酸性气体,可以和碱氢氧化铁发生中和反应:3H2S+2Fe(OH)3→Fe2S3+6H2O,

故答案为:3H2S+2Fe(OH)3═Fe2S3+6H2O;

  (2)K2CO3(aq)和CO2反应生成碳酸氢钾,增大压强,化学平衡向右进行,符合化学平衡移动原理,故答案为:b;

(3)二氧化碳可以和氢氧化钠反应生碳酸钠,固体二氧化碳干冰易升华可以做制冷剂,故答案为:生产纯碱(或作制冷剂等);

(4)上述流程图第三处循环使用的物质是氮气和氢气,即,故答案为:

(5)设充入气体总量为1mol,氮气为x,则氢气为(1-x).

则有:28x+2(1-x)=8.5解得:N2:x=0.25mol  H2:1mol-0.25mol=0.75mol

又设平衡时N2转化y,则:

          N2 +3H2⇌2NH3

起始   0.25mol        0.75mol          0

变化    y                3y            2y

平衡  (0.25-y)mol  (0.75-3y)mol    2ymol

则有:

解得:y=0.075mol

则氢气的转化率为:

答:此时H2的转化率为30%.

下一知识点 : 纯碱的生产
百度题库 > 高考 > 化学 > 人工固氮技术——合成氨

扫码查看完整答案与解析

  • 上一题
  • 1/10
  • 下一题