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2020届一轮复习人教版 人工固氮技术——合成氨 课时作业
2020届一轮复习人教版 人工固氮技术——合成氨 课时作业 学校:__________姓名:__________班级:__________考号:__________ 1、在一定的条件下,合成氨反应达到平衡后,混合气体中NH3的体积分数是25%。若反应前后的条件保持不变,则反应后缩小的气体体积和原反应物体积的比值是( ) A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/2 2、下面是合成氨的简要流程示意图: 沿X路线回去的物质是( ) A.N2和H2 B.催化剂 C.NH3 D.H2 3、关于氨的合成工业的下列说法正确的是( ) A.从合成塔出来的气体,其中氨气一般占15%,所以生产氨的工业的效率都很低 B.由于NH3易液化,N2、H2可循环使用,则总的说来氨的产率很高 C.合成氨工业的反应温度控制在400~500 ℃左右,目的是使平衡向正反应方向进行 D.合成氨工业采用10 MPa~30 MPa,是因该条件下催化剂的活性最好 4、下列过程属于人工固氮的是( ) A.工业合成氨 B.闪电时,氮气转化为NO C.用NH3和CO2合成尿素 D.用硫酸吸收氨气得到硫酸铵 5、工业上合成氨一般采用700 K左右的温度,其原因是( ) ①适当提高氨的合成速率 ②提高H2的转化率 ③提高氨的产率 ④催化剂在700 K时活性最大 A.只有① B.①② C.②③④ D.①④ 6、将一支充满NO2和NO气体的试管倒立于水槽中,不断摇动试管,使气体充分反应,最后水面上升到试管容积的一半,则混合气体中NO2和NO的体积比是( ) A.4∶1 B.3∶1 C.2∶1 D.1∶1 7、合成氨时既要提高产率,又要使反应速率加快,可采取的办法是( ) ①减压 ②加压 ③升温 ④降温 ⑤及时从平衡混合物中分离出氨气 ⑥补充N2和H2 ⑦加催化剂 ⑧减少N2或H2的量 A.③④⑤⑦ B.②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦ 8、合成氨所用的H2可由煤与水反应制得,其中有一步反应为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g);ΔH<0。欲提高CO转化率,可采用的方法有:①降低温度 ②增加压强 ③使用催化剂 ④增大CO的浓度 ⑤增大水蒸气的浓度 其中正确的组合是( ) A.①②③④⑤ B.①⑤ C.①④⑤ D.⑤ 9、 在实验室可用如图所示装置制取少量乙酸乙酯。有关叙述不正确的是( )。 A. 长导管起冷凝、导气的作用 B. 用蒸馏法从所得混合溶液中分离出乙酸乙酯 C. Na2CO3饱和溶液的作用之一是吸收未反应的乙酸 D. 导管末端不插入饱和Na2CO3溶液中是为了防倒吸 10、下列说法中不正确的是( ) A. 铵盐氮肥不能与碱性肥料草木灰混合施用 B. NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离 C. 工业上合成氨属于人工固氮 D. 所有铵盐都易溶于水,铵根离子中的N均呈-3价 11、下图表示某些化工生产的流程(有的反应条件和产物已去) 请回答下列问题: (1)流程中所涉及的化学工业 (写出两个即可)。 (2)反应I需在500℃进行,主要原因是 ;实际工业生产中,反应Ⅱ的条件是 。 (3)工业上,析出K后,再向母液中继续通入E,并加入细小食盐颗料,其目的是 。 12、甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同,但生产流程相同,如下图: 试回答下列问题: (1)用化学方程式表示甲、乙、丙三个工厂合成尿素的原料气H2和CO2的生产过程。 ①甲厂以焦炭、空气和水为原料; ②乙厂以天然气、空气和水为原料; ③丙厂以石脑油(主要成分C5H12)、空气和水为原料。 (2)按工业生产的有关规定,利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比,若最接近合成尿素的原料气NH3(换算为H2的物质的量)和CO2物质的量之比,则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高? 13、三聚氰胺(化学式:C3N6H6)是一种非食品类的重要有机化工原料,广泛用于塑料、造纸、建材等行业.下图是我国科技工作者研制的以尿素为原料生产三聚氰胺的工艺﹣﹣“常压气相一步法联产纯碱新技术”: 已知:①尿素的熔点是132.7℃,常压下超过160℃即可分解; ②三聚氰胺的熔点是354℃,加热易升华,微溶于水; ③以尿素为原料生产三聚氰胺的原理是:6CO(NH2)2C3N6H6+6NH3+3CO2 请回答: (1)尿素是一种常用含氮量最高的化肥,其氮元素的质量百分数为 ,在实验室使其熔化的容器名称叫 . (2)工业上合成尿素的化学反应方程式为 (反应条件可以不写) (3)写出各主要成份的化学式:产品1 、产品 、X (4)联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为: ; (5)为了使母液中析出更多的产品2,常用的方法是 A、加入固体NaCl B、加入固体NaHCO3 C、通入CO2气体 D、通入NH3 (6)若生产过程中有4%的尿素损耗,每吨尿素可生产三聚氰胺 吨,副产品纯碱 吨.(精确到0.001) 14、(一)下列叙述正确的是( ) A.合成氨的“造气”阶段会产生废气 B.电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放 C.电解制铝的过程中,作为阳极材料的无烟煤不会消耗 D.使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染 (二)工业生产Na2S常用方法是无水芒硝(Na2SO4)一碳还原法,其流程示意图如下: (1)若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO2.写出煅烧时发生的总反应方程式: . (2)用碱液浸出产品比用热水更好,理由是 . (3)废水中汞常用硫化钠除去,汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示. 为使除汞达到最佳效果,应控制条件是 . (4)取Na2S(含少量NaOH),加入到CuSO4溶液中,充分搅拌,若反应后溶液pH=4,此时溶液中c(S2﹣)= mol·L﹣1. (5)纳米Cu2O常用电解法制备,制备过程用铜棒和石墨棒做电极,Cu(NO3)2做电解液.电解生成Cu2O应在电解池的阴极生成,该电极附近溶液的pH将 (填“升高”“不变”或“降低”),用电极方程式解释pH发生变化的原因 . 15、Ⅰ.污水经过一级、二级处理后,还含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子,可加入沉淀剂使其沉淀.下列物质不能作为沉淀剂的是 A.氨水 B.硫化氢气体 C.硫酸钠溶液 D.纯碱溶液 Ⅱ.合成氨的流程示意图如下: 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是 , ;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 ,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 ; (4)设备C的作用 ; (5)在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现: CO(g)+H2O(g)?CO2 (g)+H2 (g) 已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化超过90%,则起始物中c(H2O):c(CO)不低于 . 16、化学是人类进步的关键,化学为人类的生产、生活提供了物质保证。氮的化合物是重要的化工原料,在工农业生产中有很多重要应用。工业上合成氨的流程示意图如下: 回答下列问题: (1)25℃时合成氨反应热化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),ΔH=-92.4kJ/mol。 在该温度时,取1molN2和3molH2放在密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是___________ ___。 (2)原料氢气的来源是水和碳氢化合物,写出工业生产中分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式: , 。 (3)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 。 (4)设备C的作用是 。 (5)为了提高其产量,降低能耗,近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成氨,获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析,电磁场对合成氨反应的作用是 ;与传统的合成氨的方法比较,该方法的优是 。 17、铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应,化学方程式及对应的平衡常数如下: ①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) K′c ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) K″c 请回答下列各题: (1)反应①的平衡常数K′c的表达式为__________________________ __________________________。 (2)在不同温度下,K′c和K″c的值如下表所示: T(K) K′c K″c 973 1.47 2.36 1173 2.15 1.67 a.反应①的正反应是__________(填“吸热”或“放热”,下同)反应,反应②的正反应是__________反应。 b.现有可逆反应③:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其正反应的焓变ΔH__________(填“>”或“<”)0。 (3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施为__________(填字母)。 A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度 D.使用合适的催化剂 18、密封体系中发生下列反应:N2+3H22NH3 ΔH<0,如图是某一段时间中反应速率与反应进程的曲线关系图。 回答下列问题: (1)处于平衡状态的时间段是__________________________。 (2)t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化 ____________________________________________________。 (3)下列各时间段内,氨的百分含量最高的是__________。 A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6 19、在以煤为主要原料的合成氨工业中,原料气氢气常用下述方法获得: ①C+H2O(g)CO+H2; ②CO+H2O(g)CO2+H2; (1)已知CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0 kJ/mol; H2(g)+1/2 O2(g)===H2O(g);ΔH=-285.8 kJ/mol;写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式: ________________________________________________________________________。 (2)从反应混合物中分离出H2的方法通常是以碱液洗气,根据该工业生产的实际分析,最好选用下列哪种溶液作为吸收剂?________,理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 A.氢氧化钠溶液 B.氨水 C.石灰水或石灰乳 (3)在实验室模拟上述反应②,830 ℃时在1 L的容器中装入CO和H2O(g)各2 mol使之反应,达到平衡时测得容器中CO2的浓度为1 mol/L,计算830 ℃时该反应的平衡常数。 20、以天然气、焦炭、水、空气为初始原料,可以制得若干化工产品: 请回答下列问题: (1)合成氨中原料气体N2来源于空气,可采用将空气________和________两种方法,H2可采用上述反应①,其化学方程式为______________________________。 (2)对于合成氨N2+3H22NH3 ΔH<0,其中N2与H2体积比高于1∶3的原因是______________________________________;及时分离NH3的方法是___________________。 (3)制取NH4NO3时,NH3的用途有两种,制HNO3的量大于与HNO3反应的量的原因_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)发生反应⑤的化学方程式为 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (5)发生反应③生成C8H18的化学方程式为________________________________。 参考答案 1、答案:A 设平衡后混合气体的体积为100 mL,则其中氨的体积为25mL。由反应的化学方程式N2+3H22NH3可以看出,每生成2体积的NH3,反应体系的总体积也缩小2体积,从而推知,反应后缩小的气体体积和平衡后混合气体中NH3的体积相等,即缩小的气体体积为25 mL,则反应前的气体体积为100 mL+25 mL=125 mL。反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是25∶125=1/5,即选项A正确。 2、答案:A 合成氨反应是一可逆反应,冷凝器中使NH3液化分离出来,未反应的H2、N2循环使用。 3、答案:B A项中合成塔出来的气体中含有没反应的N2、H2,可以进行循环使用,使效率提高;C项中控制温度在500 ℃左右是因为催化剂在此温度时活性最好;D项中压强控制在30 MPa,是考虑到动力,设备。 4、答案:A 5、答案:D 根据题中所给出的信息分析,从影响化学反应速率和催化剂的活性两方面考虑。 6、答案:B 由关系式3NO2+H2O===2HNO3+NO得解之得:V(NO2)∶V(NO)=3∶1。 7、答案:B ①正确理解化学平衡移动原理的含义,②要考虑实际生产的可行性和综合经济效益。合成氨反应的特点是正反应是放热且气体体积减小,要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快,应选B。 8、答案:B 选择化工生产的适宜条件,就是要根据化工生产的反应特点,选择既能提高化学反应速率,又能提高反应物平衡转化率的合适的外部条件,提高单位时间内的产量。当温与化学反应速率和化学平衡产生矛盾时,一般采用催化剂催化活性最好时的温度。另外在实际化工生产中还要考虑设备要求、综合经济效益、环境保护等一系列问题,这也是综合题目设计的一个热点。该反应是一个气体总体积不变的放热反应,欲提高CO的转化率,可设法使化学平衡向正反应方向移动,显然降低温度可以满足这一要求;增大水蒸气的浓度,平衡向正反应方向移动,CO的转化率也可以增大;若增大CO的浓度,平衡虽然向右移动,但CO的总量增大,其转化率反而减小;增大压强和使用催化剂的操作只能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,而与平衡时CO的转化率无关。 9、答案:B 分析:A.乙酸乙酯的制取中,长导管具有冷凝、回流和导气的作用; B.乙酸乙酯不溶于水; C.饱和碳酸钠能够吸收未反应的乙醇、乙酸,且乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小; D.导管的末端不能插入液面以下,否则容易发生倒吸现象。 详解:A.由于有机物易挥发,则装置中长导管的作用除了导气作用外,还能具有冷凝、回流的作用,A正确; B.乙酸乙酯不溶于水,从所得混合溶液中分离出乙酸乙酯需要利用分液法,B错误; C.吸收乙酸乙酯使用的是饱和碳酸钠溶液,饱和Na2CO3 的作用是除去随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇,降低乙酸乙酯在溶液中溶解度,C正确; D.由于乙醇和乙酸易溶于饱和碳酸钠溶液,导管末端若插入液面以下,容易发生倒吸现象,所以导管不能插入液面以下,D正确; 答案选B。 名师点评:本题考查了乙酸乙酯的制取原理、试剂作用及装置判断,题目难度不大,掌握乙酸乙酯的制取原理,明确浓硫酸、饱和碳酸钠溶液在制取中的作用。 10、答案:B A. 铵态氮肥水解呈酸性,草木灰溶于水呈碱性,混合使用易造成氮的损失,故A正确;B. 氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,但是氯化钠受热不分解,NH4Cl和NaCl的固体混合物可用加热法分离,不是升华法,故B错误;C.工业上合成氨是游离态的氮转化为化合态的氮,属于人工固氮,故C正确;C. 所有铵盐都易溶于水,铵根离子中的N均呈-3价,故D正确; 11、答案:(1)合成氨、氨氧化法制硝酸,联合制碱法(或侯氏制减法) (2)500℃时,该反应的催化剂的活性最高 铂铑合金作催化剂,高温 (3)增大NH4+和Cl-的浓度,析出副产品NH4Cl 12、答案:(1)甲厂:C+H2O(g)CO+H2 (4分) (2)由甲厂生产过程中反应发生的化学方程式可得如下关系式: C+2H2O(g)2H2+CO2,得n(H2)∶n(CO2)=2∶1 由乙厂生产过程中反应发生的化学方程式可得如下关系式: CH4+2H2O4H2+CO2,得n(H2)∶n(CO2)=4∶1 由丙厂生产过程中反应发生的化学方程式可知如下关系式: C5H12(g)+10H2O(g)16H2+5CO2,得n(H2)∶n(CO2) =16∶5=3.2∶1 由合成CO(NH2)2的反应方程式:2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O 可得n(H2)∶n(CO2)=∶1=3∶1 故对照甲、乙、丙三厂原料气H2和CO2物质的量之比,只有丙厂原料气n(H2)∶n(CO2)=3.2∶1最接近3∶1故丙厂对原料利用率最高。 13、答案:(1)46.67%;坩埚; (2)CO2+2NH3→CO(NH2)2+H2O; (3)三聚氰胺;NH4Cl;CO2; (4)CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3; (5)A、D; (6)0.336;0.848. (1)尿素的分子CO(NH2)2中含有两个氮原子,尿素的相对分子量是60,其氮元素的质量百分数为:×100%≈46.67%;在实验室熔化尿素需要在坩埚中进行, 故答案为:46.67%;坩埚; (2)工业上合成尿素的化学反应方程式为:CO2+2NH3→CO(NH2)2+H2O, 故答案为:CO2+2NH3→CO(NH2)2+H2O; (3)根据生产流程,分离器中分离出产品1三聚氰胺;联氨系统沉淀池中加入饱和食盐水和二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,母液主要是氯化铵溶液,利用母液得到产品2氯化铵;X是能够循环利用的二氧化碳, 故答案为:三聚氰胺;NH4Cl;CO2; (4)由于联氨系统沉淀池中,加入饱和食盐水和二氧化碳,大大降低了碳酸氢钠的溶度积,析出碳酸氢钠晶体,所以联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为: CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3, 故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3; (5)要从母液中析出更多的碳酸氢钠,根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3,可以向溶液中加入氯化钠或者通入二氧化碳气体, 故选A、D; (6)设生成x吨三聚氰胺,同时生成nmol二氧化碳 根据反应6CO(NH2)2C3N6H6+6NH3+3CO2, 6×60 126 3mol 1t(1﹣4%) x n 360x×(1﹣4%)=126t,解得x=0.336t, n(CO2)=×n=0.5×=8mol, 由于氨气与二氧化碳的物质的量是2:1,反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 中二氧化碳和氨气物质的量是1:1,氨气过量,所以应该按照二氧化碳的量计算生成纯碱的质量; 根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 及碳原子守恒,生成纯碱的物质的量就等于尿素反应生成的二氧化碳的物质的量,纯碱的质量为:106×8=848g=0.848t, 故答案为:0.336;0.848. 14、答案:(一)AD; (二)(1)3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑; (2)热水能促进Na2S水解,而稀碱可抑制Na2S水解; (3)pH介于9~10之间,x=12; (4)4.0×10﹣36 mol/L; (5)降低;2Cu2++2e﹣+H2O=Cu2O↓+2H+. (一)A.合成氨反应为N2+3H22NH3,所用的原料气是氮气、氢气,氮气来自空气,氢气来自水和碳氢化合物的反应,常用天燃气或煤,会产生废气二氧化碳,故A正确; B.酸性废液用碱中和后,溶液呈中性,但电镀液含重金属离子,应处理后排放,故B错误; C.电解熔融氧化铝制金属铝的阳极上产生的是氧气,作为阳极材料的无烟煤会被氧化成二氧化碳,煤会消耗,故C错误; D.煤的燃烧能够产生二氧化硫,导致产生酸雨,煤通过液化气化,提高了燃烧效率,降低了污染,故D正确, 故选:AD; (二)(1)煅烧中得到等物质的量的CO和CO2,S元素被还原得到Na2S,反应方程式为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑, 故答案为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑; (2)Na2S是强碱弱酸盐,水解后溶液显碱性,加热会促进S2﹣水解,而加碱则可以抑制其水解, 故答案为:热水能促进Na2S水解,而稀碱可抑制Na2S水解; (3)硫化钠实际用量与理论用量比值x越小、汞除去率越高,最佳效果,由图象可知当pH介于9~10时,x=12时汞的除去率最大, 故答案为:pH介于9~10之间,x=12; (4)溶液pH=4,则溶液中c(OH﹣)=10﹣10 mol/L,根据Cu(OH)2溶度积可得c(Cu2+)=mol/L=2.2 mol/L,代入CuS的溶度积可得c(S2﹣)=mol/L=4.0×10﹣36 mol/L, 故答案为:4.0×10﹣36 mol/L; (5)Cu由+2价变为+1价,得电子,所以在阴极反应:2Cu2++2e﹣+H2O=Cu2O↓+2H+,有H+生成,所以溶液的pH降低, 故答案为:降低;2Cu2++2e﹣+H2O=Cu2O↓+2H+. 15、答案:Ⅰ.AC; Ⅱ.(1)液化、分馏;与碳反应后除去CO2;C+H2O CO+H2;CH4+H2O CO+3H2; (2)合成(氨)塔;N2(g)+3H2(g) 2NH3(g); (3)冷凝塔或冷凝器;n;高温气体由冷凝塔上端进入,冷凝水从下端进入,逆向冷凝效果好; (4)将液氨与未反应的原料气分离; (5)13.8. 解:ⅠA.加入氨水,易形成络离子,不能生成沉淀,故A错误; B.加入硫化氢气体,生成硫化铜、硫化汞、硫化铅等沉淀,故B正确; C.不能使Cu2+生成沉淀,故C错误; D.均能通过双水解调节pH转化为沉淀,故D正确. 故答案为:AC; Ⅱ(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;C和水反应的方程式为C+H2O CO+H2 ,甲烷与水反应的方程式为CH4+H2O CO+3H2, 故答案为:液化、分馏;与碳反应后除去CO2;C+H2O CO+H2;CH4+H2O CO+3H2; (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,水流和气流方向应逆向,则入水口是n,高温气体由冷凝塔上端进入,冷凝水从下端进入,可使冷水充满冷凝器,逆向冷凝效果好, 故答案为:冷凝塔或冷凝器;n;高温气体由冷凝塔上端进入,冷凝水从下端进入,逆向冷凝效果好; (4)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; (5)设CO的起始浓度为xmol,H2O的起始浓度为ymol,则转化的CO的最小值为0.9x, CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g) 起始 x y 0 0 变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x 平衡 0.1x y﹣0.9x 0.9x 0.9x, 根据平衡常数列式:=0.627, 解得: =13.8.故此只要此值大于13.8,转化率就会超过90%. 故答案为:13.8. 16、答案:(1)该反应是可逆反应,反应不完全。 (2)C+H2O CO+H2 CH4+H2O CO+3H2 (3)冷却塔(或冷凝器) n 高温气体由冷却塔上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷却效果好 (4)将液氨与未反应的原料气分离 (5)在电磁场的作用下氮氮三建更容易断裂,降低了合成反应所需的能量,反应更容易进行 节能减排,降低了设备要求 (1)取1molN2和3molH2放在密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,由于该反应是可逆反应,反应不完全,所以实际放出的热量总是小于92.4kJ;(2)工业生产中分别采用煤和天然气为原料在高温下与水蒸气反应制取氢气,化学反应方程为:C+H2O CO+H2 ,CH4+H2O CO+3H2;(3)设备B的名称冷却塔(或冷凝器),其中m和n是两个通水口,入水口是n,高温气体由冷却塔上端进入,冷却水从下端进入,逆流冷却效果好。 (4)设备C的作用是将液氨与未反应的原料气分离;(5)在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂,降低了合成反应所需的能量,反应更容易进行。该法的优点是节能减排,降低了设备要求。 17、答案:(1)K′c= (2)吸热 放热 > (3)C 由表中数据知:反应①随温度升高,K′增大,说明反应①为吸热反应;同理知反应②为放热反应。即有 ①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH′>0 ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) ΔH″<0, 将①式减去②式整理得:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=ΔH′-ΔH″>0。 18、答案:(1)t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6 (2)加入生成物NH3、使用催化剂、降压 (3)A (1)处于平衡状态时,v正=v逆。(2)t1时刻分析图像知增大生成物NH3的浓度;t3时刻使用了催化剂;t4时刻降低了压强。(3)分析图像t1、t4时刻v逆>v正,故平衡向左移动,使氨的百分含量减小,t3时刻平衡不移动。 19、答案:(1)CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g);ΔH=+2.8 kJ/mol (2)B 该厂有丰富的氨水资源且吸收后形成碳铵,是一种化肥,可取得较好的综合效益 (3)1 (1)由已知条件,根据盖斯定律很容易写出CO与H2O(g)反应的热化学方程式。 (2)混合气体中存在CO2,可用碱液除去,考虑到工业生产的实际情况,可选用氨水,因为生成的碳铵可作农作物肥料。 20、答案:(1)深冷分离 氧燃烧 CH4+2H2OCO2+4H2 (2)制H2的成本高于制N2,为了提高H2的转化率,可以提高N2的加入量 冷却使NH3液化 (3)由于NH3转化为HNO3的过程中,发生3NO2+H2O===2HNO3+NO及各步反应有损失,用于制HNO3的NH3量应较大 (4)CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O (5)8CO+17H2C8H18+8H2O (1)由空气中获得N2,去掉O2,可采用深冷分离空气或氧燃烧法。制取H2的反应①为 CH4+2H2OCO2+4H2。 (2)由于原料气H2制取比N2成本高,为了使H2的转化率提高,可提高N2的加入量,故N2与H2加入体积比高于1∶3;及时分离NH3,使化学平衡向右进行,可以使NH3冷却液化分离。 (3)由于NH3转化为HNO3的过程中发生了反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO及各步反应有损失,一般应为制HNO3时NH3用量较大。 (4)根据反应条件信息及元素守恒,反应⑤应为: CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O。 (5)根据反应条件信息及元素守恒,反应③应为: 8CO+17H2C8H18+8H2O。 查看更多