(8分)【化学-化学与技术】工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.44 kJ/mol;其部分工艺流程如下
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(8分)【化学-化学与技术】 工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-92.44 kJ/mol;其部分工艺流程如下:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214048-16163.png) (1)合成氨所需要的原料气中,氮气取自 ,氢气来源于 。 (2)对原料气进行净化处理的目的是 。 (3)设备A的名称是 ,设备B的名称是 。 (4)在10~30Mpa时,工业合成氨选择400~500 ℃的温度进行反应,主要原因是 。 (5)据《科学》杂志报道,希腊化学家在常压下将氢气和用氢气稀释的氮气分另通入一个加热到570 ℃的电解池(如图)中,氢和氮在电极上合成了氨,且转化率达到了78%。 则阳极反应为 ,阴极反应为 。![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214048-64106.jpg) |
答案
⑴空气(1分) 水和碳氢化合物(1分) ⑵防止催化剂中毒(1分) ⑶冷凝器(1分) 循环压缩机(1分) ⑷温度500 ℃是因为温度太高,平衡混合物中氨的含量太低;温度太低,则化学反应速率太小。而且500 ℃,催化剂活性最大。(1分) ⑸H2-2e-=2H+(1分) N2+6e-+6H+=2NH3(1分) |
解析
⑴空气的主要成分是氮气,所以合成氨所需要的原料气中,氮气取自空气。而氢气来源于水和碳氢化合物。 ⑵原料气中含有杂质,如果不处理会造成催化剂中毒,所以对原料气进行净化处理,是为了防止催化剂中毒。 ⑶设备A为冷凝器,设备B为循环压缩机。 ⑷选择400~500 ℃的温度,是综合反应速率、反应限度及催化剂活性等考虑。因为温度太高,平衡混合物中氨的含量太低;温度太低,则化学反应速率太小。而且500 ℃,催化剂活性最大。 ⑸该装置为电解池,阳极失去电子,所以氢气在阳极通入,阳极反应为H2-2e-=2H+,阴极得到电子,因此氮气在阴极通入,所以阴极反应为N2+6e-+6H+=2NH3。 |
举一反三
下列说法一定正确的是( )A.氯碱工业中若阳极产生0.1mol氯气则通过溶液的电子的物质的量为0.2mol | B.1L 1mol/LNa2CO3溶液中阴离子和阳离子的总数为3×6.02×1023 | C.当碳酸溶液的PH增大1时,溶液中 可能增大也可能减小 | D.乙烯和苯分子中都存在碳碳双键,都能发生加成反应 |
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[化学——选修化学与技术](15分) 硫酸是工业生产中最为重要的产品之一。 (1)工业上制硫酸主要分为_________、________、_________三个阶段。 (2)下列是第二阶段反应的有关实验数据,请选择最合适的生产条件____________。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214030-60510.jpg) (3)现在欲提高反应速率和SO2的转化率,下列措施可行的是( )A.向装置中通入氮气且保持体积不变 | B.向装置中通入氧气且保持体积不变 | C.添加更多的催化剂 | D.降低温度,及时转移SO3 | (4)硫酸生产的尾气中含有少量SO2,可有石灰水吸收后,再用硫酸处理。此过程涉及的化学反应方程式为__________________,______________。 (5)若进入第二阶段所用设备中气体的体积分数为:SO27%、O211%、N282%。现有100体积这样的混合气体在反应后变成96.7体积,则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为___________,此时SO2转化率为__________。 |
(10分)某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)制备纯净的 。 I.取工业硫酸铜固体,用稀硫酸溶解,过滤。 II.向滤液中滴加 溶液,稍加热。 III.向II的溶液中加入 粉末至 为 。 IV.加热煮沸,过滤,滤液用稀硫酸酸化至 。 V. 加热浓缩、冷却结晶、过滤,得晶体。 已知部分阳离子生成氢氧化物的 如下表:
物质
| ![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214020-28683.png)
| ![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214020-95031.png)
| ![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214020-58419.png)
| 开始沉淀![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214019-99718.png)
| 2.7
| 7.6
| 4.7
| 完全沉淀![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200124/20200124214019-99718.png)
| 3.7
| 9.6
| 6.7
| (1)II中发生反应的离子方程式是 。 (2)II中将 氧化为 的目的是 。 (3)用 (铁氰化钾)验证II中 是否转化完全的现象是 。 (4)III中发生反应的离子方程式是 。 (5)应用化学平衡移动原理解释IV中“滤液用稀硫酸酸化”的原因 。 |
下列变化中,属于物理变化的是( ) ①石油的分馏 ②煤的干馏 ③石油的裂化 ④铝热反应⑤由乙烯变为聚乙烯 ⑥氧气转变为臭氧⑦乙烯催熟果实 ⑧苯遇溴水 ⑨海水蒸馏法制取淡水 |
(16分)氯碱工业是最基本的化学工业之一,它的产品除应用于化学工业本身外,还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。 ⑴以前采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2会与NaOH接触,产物中肯定有NaClO,从而影响产品的纯度。能包含这一过程的总反应方程式为 ⑵现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解,即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区,则从阴极区排出的是 ,电解时用盐酸控制阳极区的PH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用: (3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①分析比较图中氢氧化鈉质量分数大小:a% (填“>”、“<”或“=”) b%, 理由是 ②这样设计的主要节(电))能之处在于 (至少写一处) ⑷科研人员为减少火力发电厂对环境的污染,曾经考虑让火力发电厂和氯碱厂进行就近联合。请你判断该方案是否可行? (填可行或不可行),理由是 |
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