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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:214 题号:5172556
氨是现代社会中必不可少的原料。催化合成氨是氮循环的重要一环。
(1)目前工业上用氢气和氮气合成氨。
①写出工业合成氨的化学方程式_____________________________
② NH3和PH3的分解温度分别是600℃和500℃,热稳定性差异的原因是
____________________________________________________
元素的非金属性逐渐减弱,氢化物稳定性逐渐减弱。
(2)工业合成氨主要经过原料气(N2、H2)的制取、净化、压缩合成三大过程。
①天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2,其能量变化示意图如下:

1mol CH4(g)通过蒸汽转化为CO2(g)和H2(g)的热化学方程式是
______________________________________________________
②CO变换过程可由Fe2O3催化完成。将下述催化过程补充完整:
i.3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
ii._____________________________________________
③醋酸铜氨液可以吸收原料气中CO等少量杂质。吸收CO反应为:
[Cu(NH3)2]Ac(aq)+NH3(aq)+CO(g)==[Cu(NH3)3CO]Ac(aq)       H <0。
下图表示压强和温度对醋酸铜氨液吸收CO能力的影响。LL1L2),X可分别代表压强或温度。

i.X代表的物理量是_________                      
ii.判断L1L2的大小关系并简述理由_________________________________________
(3)电化学法也可合成氨。下图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt-C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图:
①Pt-C3N4电极反应产生的气体是NH3______          

②实验表明,其它条件不变,逐渐增加电解电压,氨气生成速率会逐渐增大,但当电解电压高于1.2V后,氨气生成速率反而会随电压升高而下降,分析其可能原因_________________________

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(1)脱硝:利用甲烷催化还原NOx
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)     △H1=-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ/mol
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__________

(2)脱碳:I.CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3 ①取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如上图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应热△H3 _________0(填“>”、“<”或“=”)该反应的平衡常数表达式为__________
②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。试回答:

0—10 min内,氢气的平均反应速率为_________mol/(L·min)。
第10 min后,若向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数 __________(填“变大”、“减少”或“不变”)。
Ⅱ.在催化作用下,甲烷和二氧化碳还可以直接转化成乙酸。

①在不同温度下乙酸的生成速率如图所示:在250—400℃范围内,乙酸的生成速率随温度变化的原因是 __________
②实际生产选择的最佳温度是__________
(3)脱硫:有学者想利用如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料,A、B是惰性电极。则电子流出的电极为__________(用A或B表示),A极的电极反应式为 __________
2017-07-05更新 | 131次组卷
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①NH2Cl中Cl元素的化合价为_____________
②NH2Cl发生水解反应的化学方程式为_____________________________
(2)SO2和CO均为燃煤产生的烟道气中有害成分,在催化作用下可利用二者相互反应进行无害化处理并回收硫。有关资料如图1所示。则:
①常温常压下,质量均为11.2g的CO(g)和S(s)分别完全燃烧生成CO2(g)或SO2(g),放出的热量前者比后者多________kJ。
②SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)     △H=___________________.

(3)在一定条件下,向恒容密闭容器中充入1.0molCO2和3.0molH2,在一定温度范围内发生如下转化:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-xkJ/mol     x>0)。在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度的变化如图2所示:
①催化效果最佳的是催化剂__________(选填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);b点v(正)___v(逆)(选填“>”、“<”或“=”)
②此反应在a点时已达到平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是_____________
(4)常温下,H2CO3的电离常数为:Ka1=4×107,Ka2=4×1011。已知0.1mol/LNH4HCO3溶液的pH=8,则在此溶液中:
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=________(结果保留三位有效数字)。
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在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下表。

时间/min

浓度/mol/L

0

10

20

30

NO

1.00

0.58

0.40

0.40

N2

0

0.21

0.30

0.30

CO2

0

0.21

0.30

0.30


①0~10 min内,NO的平均反应速率v(NO)=_____________,T1℃时,该反应的平衡常数K= _____________
②若30 min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶1∶1,则Q_____________ (填“>”、“=”或“<”) 0。
(2) NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图甲所示。


①由图甲可知,SCR技术中的氧化剂为_____________。已知 NH3氧化时发生如下反应:
4NH3(g)+5O2(g) = 4NO(g)+6H2O(g)        ΔH1=-907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)            ΔH2=-1811.63kJ·mol-1
则氨气被氧化为氮气和水蒸气的热化学方程式:_______________________
②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业选取的最佳催化剂及相应的温度分别为______________________
(3) 烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液,若所得溶液呈中性,则该溶液中c(Na+)=__________________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。
(4) 某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫后,将得到的Na2SO3溶液进行电解,其中阴阳膜组合电解装置如图丙所示,电极材料为石墨。


①a表示_______(填“阴”或“阳”)膜。A-E分别代表原料或产品,其中C为稀硫酸,则A为____________溶液(填写化学式)。
②阳极电极反应式为_______________________
2017-05-02更新 | 312次组卷
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