工业合成氨技术开创了人工固氮的重要途径,但能耗高、碳排放量大。开发温和条件下合成氨的新工艺意义重大。
(1)氮的固定有以下常见方式:
生物固氮:
工业合成氨:
通过雷电固氮:___________ 。(写出反应方程式)
(2)断开氮分子中的N≡N键,需要___________ 能量(填“吸收”或“释放”)。
(3)高温不利于提高工业合成氨中N2的平衡转化率。
①生产中依然选择高温合成氨,目的是___________ 。
②针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了采用M—LiH(M表示金属)复合催化剂的解决方案。做对比实验,测得反应速率如下图所示。资料:用单位时间内每克催化剂所获得的NH3的物质的量表示反应速率
a.无LiH,催化效率最高的金属是___________ 。
b.有LiH,反应速率明显增大。文献报道了M—LiH可能的催化过程如下:
i.N2=2N(在M表面解离)
ii.
iii.___________ 。
在较低压强、较低温度下合成了NH3,这是合成氨反应研究中的重要突破。
(4)最近,我国科研人员报道了一种氯化镁循环法,可进一步降低能耗。该方法的总反应为。转化关系如下:①A是___________ 。
②科研人员将X与混合反应,证实了氮化镁中氮元素能转化为氨。不考虑其他副反应,产物中=___________ 。
(1)氮的固定有以下常见方式:
生物固氮:
工业合成氨:
通过雷电固氮:
(2)断开氮分子中的N≡N键,需要
(3)高温不利于提高工业合成氨中N2的平衡转化率。
①生产中依然选择高温合成氨,目的是
②针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了采用M—LiH(M表示金属)复合催化剂的解决方案。做对比实验,测得反应速率如下图所示。资料:用单位时间内每克催化剂所获得的NH3的物质的量表示反应速率
a.无LiH,催化效率最高的金属是
b.有LiH,反应速率明显增大。文献报道了M—LiH可能的催化过程如下:
i.N2=2N(在M表面解离)
ii.
iii.
在较低压强、较低温度下合成了NH3,这是合成氨反应研究中的重要突破。
(4)最近,我国科研人员报道了一种氯化镁循环法,可进一步降低能耗。该方法的总反应为。转化关系如下:①A是
②科研人员将X与混合反应,证实了氮化镁中氮元素能转化为氨。不考虑其他副反应,产物中=
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更新时间:2023/07/13 10:02:55
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
【推荐1】研究氮及其化合物在自然界中的循环对于生产生活意义重大。自然界中氮的循环示意图如下所示。
(1)农村有句谚语叫“雷雨肥庄稼”,体现了氮循环的部分过程,有关反应的化学方程式是________ 。
(2)尿素[CO(NH2)2]是过程Ⅰ的排泄物,其最终能水解为NH3和________ 。
(3)在农田土壤中,过程Ⅱ、Ⅲ涉及的变化示意如下:
硝化作用:
反硝化作用:N2
①硝化作用中的“O”部分来自O2、部分来自H2O,确认两种“O”在中所占比例大小的方法是_________ 。
②以CH3OH为碳源能有效促进反硝化作用,CH3OH的主要作用是________ (填“提供电子”或“接受电子”)。
(4)水中氮、磷过多,造成水中藻类疯长,消耗溶解氧,水质恶化。化学耗氧量(COD)能衡量水体受污染的程度,它是指用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,换算成氧的量(O)/(mg·L-1)来表示。其测量过程如下所示:
①不能用盐酸酸化水样,原因是___________ 。
②“滴定”的反应如下,将其补充完整:_____ ,__+__+___=___CO2↑+___Mn2++___。
③经数据处理,氧化100mL水样消耗 a mol KMnO4,则该水样的COD的值为______ mg·L-1。
(1)农村有句谚语叫“雷雨肥庄稼”,体现了氮循环的部分过程,有关反应的化学方程式是
(2)尿素[CO(NH2)2]是过程Ⅰ的排泄物,其最终能水解为NH3和
(3)在农田土壤中,过程Ⅱ、Ⅲ涉及的变化示意如下:
硝化作用:
反硝化作用:N2
①硝化作用中的“O”部分来自O2、部分来自H2O,确认两种“O”在中所占比例大小的方法是
②以CH3OH为碳源能有效促进反硝化作用,CH3OH的主要作用是
(4)水中氮、磷过多,造成水中藻类疯长,消耗溶解氧,水质恶化。化学耗氧量(COD)能衡量水体受污染的程度,它是指用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,换算成氧的量(O)/(mg·L-1)来表示。其测量过程如下所示:
①不能用盐酸酸化水样,原因是
②“滴定”的反应如下,将其补充完整:
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解答题-工业流程题
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【推荐2】硝酸是重要的化工原料。工业制硝酸的原理示意图可简略表示如下(反应条件和部分生成物已略去):(1)合成塔中反应的化学方程式为___________ 。
(2)物质A是___________ 。向吸收塔中通入A的作用是___________ 。
(3)硝酸能溶解铜,请写出铜和稀硝酸反应的离子方程式:___________ ,在该反应中硝酸体现了___________ 性。
(4)用绿色氧化剂(10%H2O2和20%稀硝酸的混合液)溶解铜,基本无氮氧化物排放,写出Cu与绿色氧化剂反应的离子反应方程式___________ 。
(5)硝酸工业尾气中的会造成光化学烟雾和酸雨,污染环境,可用碱性溶液吸收。已知用碳酸钠溶液吸收时会生成CO2、和另一种化合物,写出反应的离子方程式___________ 。
(2)物质A是
(3)硝酸能溶解铜,请写出铜和稀硝酸反应的离子方程式:
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐3】氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用图表示。
(1)海洋中的氮循环起始于氮的固定,其中属于固氮作用的一步是_______ (填图中数字序号)。
(2)下列关于海洋氮循环的说法正确的是_______ (填字母序号)。
a. 海洋中存在游离态的氮
b. 海洋中的氮循环起始于氮的氧化
c. 向海洋排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
(3)有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响,表为对10 L人工海水样本的监测数据:
硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是_______ ,在最佳反应温度时,48 h内去除氨氮反应的平均速率是_______ mg·L-1·h-1。
(1)海洋中的氮循环起始于氮的固定,其中属于固氮作用的一步是
(2)下列关于海洋氮循环的说法正确的是
a. 海洋中存在游离态的氮
b. 海洋中的氮循环起始于氮的氧化
c. 向海洋排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
(3)有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响,表为对10 L人工海水样本的监测数据:
温度/℃ | 样本氨氮含量/mg | 处理24 h | 处理48 h |
氨氮含量/mg | 氨氮含量/mg | ||
20 | 1008 | 838 | 788 |
25 | 1008 | 757 | 468 |
30 | 1008 | 798 | 600 |
40 | 1008 | 977 | 910 |
硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】碳中和是目前社会备受关注的重要议题,碳中和是指的排放总量和减少总量相当,对于改善环境,实现绿色发展至关重要。
(1)以为催化剂的光热化学循环分解反应为碳中和提供了一条新途径,该反应的机理及各分子中化学键完全断裂时的能量变化如图所示。①上述过程中能量变化形式主要由太阳能转化为___________ 。
②根据上述信息可知,利用催化分解生成和时需要___________ (填“吸收”或“放出”)___________ 能量。
(2)催化加氢合成新能源甲醇,既实现了碳资源的充分利用,又可有效减少排放。时,向的恒容密闭容器中,充入和使之发生反应:,测得各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示:①由图可知,曲线___________ (填“a”“b”或“c”)表示浓度随时间的变化;内,___________ 。
②时,正反应速率___________ 逆反应速率(填“>”“<”或“=”);时,将容器的容积变为,此时化学反应速率___________ (填“加快”“减慢”或“不变”)。
③对于上述反应,下列叙述正确的是___________ (填字母)。
a.当各气体的物质的量不再改变时,该反应已达平衡状态
b.当该反应达到平衡后,和的浓度相等
c.,反应达到平衡状态
d.提高反应的温度,可以实现的完全转化
(1)以为催化剂的光热化学循环分解反应为碳中和提供了一条新途径,该反应的机理及各分子中化学键完全断裂时的能量变化如图所示。①上述过程中能量变化形式主要由太阳能转化为
②根据上述信息可知,利用催化分解生成和时需要
(2)催化加氢合成新能源甲醇,既实现了碳资源的充分利用,又可有效减少排放。时,向的恒容密闭容器中,充入和使之发生反应:,测得各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示:①由图可知,曲线
②时,正反应速率
③对于上述反应,下列叙述正确的是
a.当各气体的物质的量不再改变时,该反应已达平衡状态
b.当该反应达到平衡后,和的浓度相等
c.,反应达到平衡状态
d.提高反应的温度,可以实现的完全转化
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解答题-实验探究题
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【推荐2】现代社会的一切活动都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。回答下列问题:
(1)下列反应中,属于放热反应的是___________(填字母)。
(2)由下图的能量转化关系可知生成16g (l)需要___________ (填“吸收”或“放出”)___________ kJ能量。(3)下图为1mol (g)和1mol (g)充分反应生成2mol NO(g)的能量变化图。若断裂1mol NO分子中的化学键,需要吸收___________ 能量。该反应中反应物所具有的总能量___________ (填“高于”“低于”或“等于”)生成物所具有的总能量。(4)某实验小组为了探究化学能与热能的转化,设计了如图所示的三套实验装置:①某同学选用装置I进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管中加入了适量溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是___________ 。
②上述3个装置中,能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是___________ (填装置序号)。
(1)下列反应中,属于放热反应的是___________(填字母)。
A.盐酸与 | B.晶体和晶体反应 |
C.Zn和稀硫酸反应 | D.KOH溶液和稀硝酸反应 |
②上述3个装置中,能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐3】化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产。科技及科研中应用广泛。
(1)化学反应中能量变化的主要原因是___________ 。
(2)由天然气和水反应制备氢气:,该反应过程中能量变化如下图所示,则该反应为___________ (填“吸热”或“放热”)反应。已知破坏1mol化学键需要吸收的热量如表所示,则该反应吸收或放出的热量为___________ kJ(用含a、b、c、d的代数式表示)。
(3)已知:1mol的石墨转化为金刚石需要吸收1.9kJ的热量。
①金刚石比石墨更___________ (填“稳定”或“不稳定”)。
②等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量更多的是___________ (填“金刚石”或“石墨”)。
(4)某兴趣小组将除去氧化膜的镁条投入到少量稀盐酸中进行实验,实验测得氢气的产生速率变化情况如图曲线所示,对该曲线的解释中正确的是___________。
(5)“即热饭盒”为生活带来便利,它可利用下面___________ (填字母)反应放热加热食物。
A.浓硫酸和水 B.生石灰和水 C.纯碱和水 D.食盐和白醋
E.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
(6)在一定条件下A与B反应可生成C和D.其能量变化如图:若,反应体系的总能量___________ (填“升高”或“降低”),为___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
(1)化学反应中能量变化的主要原因是
(2)由天然气和水反应制备氢气:,该反应过程中能量变化如下图所示,则该反应为
化学键 | ||||
吸收热量(kJ/mol) | a | b | c | d |
(3)已知:1mol的石墨转化为金刚石需要吸收1.9kJ的热量。
①金刚石比石墨更
②等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量更多的是
(4)某兴趣小组将除去氧化膜的镁条投入到少量稀盐酸中进行实验,实验测得氢气的产生速率变化情况如图曲线所示,对该曲线的解释中正确的是___________。
A.从的原因是镁与酸的反应是放热反应,体系温度升高 |
B.从的原因水蒸发,致使酸的浓度升高 |
C.从的原因是随着反应的进行镁条的质量下降 |
D.从的原因是随着反应的进行,的浓度逐渐下降 |
(5)“即热饭盒”为生活带来便利,它可利用下面
A.浓硫酸和水 B.生石灰和水 C.纯碱和水 D.食盐和白醋
E.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
(6)在一定条件下A与B反应可生成C和D.其能量变化如图:若,反应体系的总能量
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【推荐1】一定条件下,CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构的水合物晶体,CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。
(1)“可燃冰”晶体中平均每46个H2O分子构建8个笼,其中6个笼分别容纳1个CH4分子,另外2个笼分别容纳1个H2O分子,则“可燃冰”平均组成可表示为________ (填化学式)。
(2)已知:
CO2(g)+nH2O(l)=CO2·nH2O(s) △H=-57.98kJ·mol-1
CH4(g)+nH2O(l)=CH4·nH2O(s) △H=-54.49kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4·nH2O(s)=CH4(g)+CO2·nH2O(s)的△H=________ kJ·mol-1
(3)科学家提出用CO2“置换”CH4开采海底“可燃冰”的设想,提出该设想的理论依据是________ 。
(4)图中显示,CO2·nH2O的生产速率明显大于 CH4·nH2O释放出的速率,其原因是________ 。
(5)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
①反应(i)的化学方程式为________ 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是________ 。
(1)“可燃冰”晶体中平均每46个H2O分子构建8个笼,其中6个笼分别容纳1个CH4分子,另外2个笼分别容纳1个H2O分子,则“可燃冰”平均组成可表示为
(2)已知:
CO2(g)+nH2O(l)=CO2·nH2O(s) △H=-57.98kJ·mol-1
CH4(g)+nH2O(l)=CH4·nH2O(s) △H=-54.49kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4·nH2O(s)=CH4(g)+CO2·nH2O(s)的△H=
(3)科学家提出用CO2“置换”CH4开采海底“可燃冰”的设想,提出该设想的理论依据是
(4)图中显示,CO2·nH2O的生产速率明显大于 CH4·nH2O释放出的速率,其原因是
(5)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
①反应(i)的化学方程式为
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
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【推荐2】氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
(1)实验①和②的目的是___________ 。同学甲在进行实验①和②时并没有观察到明显现象。资料显示,通常条件下过氧化氢稳定,不易分解。为了达到实验目的,可采取的改进方法是___________ (写出一种即可)。
(2)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化如图所示。分析该图能得出的结论是___________ 。
(3)同学乙设计了如图所示的实验装置对过氧化氢的分解速率进行定量分析,以生成20mL气体为准,其他影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是___________ 。
(4)向某体积固定的密闭容器中加入0.6molA、0.2molC和一定量(未知)的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答:
①写出反应的化学方程式:___________ ;
②B的起始的物质的量是___________ ;平衡时体系内的压强为初始状态的___________ 倍。
实验编号 | 温度(℃) | 反应物 | 催化剂 |
① | 20 | 25mL3%H2O2溶液 | 无 |
② | 20 | 25mL5%H2O2溶液 | 无 |
③ | 20 | 25mL5%H2O2溶液 | 0.1gMnO2 |
④ | 20 | 25mL5%H2O2溶液 | 1~2滴1mol/LFeCl3溶液 |
⑤ | 30 | 25mL5%H2O2溶液 | 0.1gMnO2 |
(1)实验①和②的目的是
(2)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化如图所示。分析该图能得出的结论是
(3)同学乙设计了如图所示的实验装置对过氧化氢的分解速率进行定量分析,以生成20mL气体为准,其他影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是
(4)向某体积固定的密闭容器中加入0.6molA、0.2molC和一定量(未知)的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答:
①写出反应的化学方程式:
②B的起始的物质的量是
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液的反应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”,进行了如下实验:
(1)通过实验①、②,可探究出___________ (填外部因素)的改变对化学反应速率的影响;通过实验___________ (填实验序号)可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是___________ ;忽略溶液体积的变化,利用实验②中数据计算,0~8s内,用的浓度变化表示的反应速率___________ 。
(3)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中随时间的变化情况如图所示,并认为造成这种变化的原因是反应体系中的某种粒子对与草酸之间的反应有某种特殊作用,则该作用是___________ ,相应的粒子最可能是___________ (填粒子符号)。
实验序号 | 试验温度/K | 有关物质 | 溶液颜色褪至无色所需时间/s | ||||
酸性溶液 | 溶液 | ||||||
① | 293 | 2 | 0.02 | 4 | 0.1 | 0 | |
② | 2 | 0.02 | 3 | 0.1 | 8 | ||
③ | 313 | 2 | 0.02 | 0.1 | 1 |
(2)若,则由此实验可以得出的结论是
(3)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中随时间的变化情况如图所示,并认为造成这种变化的原因是反应体系中的某种粒子对与草酸之间的反应有某种特殊作用,则该作用是
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