【题目】氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
(1)合成氨工业是最基本的无机化工之一,氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。合成氨反应中有关化学键键能数据如下表:
化学键 | H—H | N≡N | N—H |
E/kJmol-1 | 436 | 946 | 391 |
①已知:合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea=508kJmol-1,则氨分解反应:NH3(g)N2(g)+H2(g)的活化能Ea=_____。
②图1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。根据如图中a点数据计算N2的平衡体积分数:_____(保留3位有效数字)。
③依据温度对合成氨反应的影响,在如图坐标系中,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,N2物质的量变化的曲线示意图_____。
(2)选择性催化还原脱硝技术(SCR)是目前较成熟的烟气脱硝技术,该技术是指在温度300~420℃之间和催化剂条件下,用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应。
①SCR脱硝技术中发生的主要反应为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H=-1625.5kJmol-1;氨氮比会直接影响该方法的脱硝率。350℃时,只改变氨气的投放量,氨气的转化率与氨氮比的关系如图所示。当>1.0时,烟气中NO浓度反而增大,主要原因是_____。
②碱性溶液处理烟气中的氮氧化物也是一种脱硝的方法,写出NO2被Na2CO3溶液吸收生成三种盐的化学反应方程式_____。
【答案】300kJmol-1 14.5%或0.145 过量氨气与氧气反应生成NO 2NO2+2Na2CO3+H2O=NaNO3+NaNO2+2NaHCO3
【解析】
⑴①先根据化学键能计算焓变,焓变又等于正反应活化能减去逆反应活化能,注意可逆反应方程式变化;②图1表示500℃、60.0MPa条件下,假设放入1mol N2,3mol H2,建立三段式进行计算;③依据温度对合成氨反应的影响,从通入原料气开始,随温度不断升高,N2物质的量先不变,当温度达到反应温度时,开始反应,不断减小,建立平衡,温度继续增加,平衡逆向移动,氮气物质的量增加。
⑵①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g),反应中有氧气参与反应,当>1.0时,烟气中NO浓度反而增大,剩余氨气,氨气可能与氧气反应生成NO;②NO2被Na2CO3溶液吸收生成三种盐,NO2中氮化合价既升高又降低,形成两种盐NaNO3和NaNO2,则另一种盐则为碳酸氢钠。
⑴①已知:合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea=508kJmol-1,
ΔH = 946 kJmol1 + 3×436kJmol1 6×391 kJmol1 = 92 kJmol1,ΔH = Ea – E(逆) = 92 kJmol1,E(逆) = Ea 92 kJmol1= 600 kJmol1,则氨分解反应:NH3(g)N2(g)+H2(g)的活化能Ea = 300 kJmol1;故答案为:300 kJmol1。
②图1表示500℃、60.0MPa条件下,假设放入1mol N2,3mol H2,
,解得x = 0.592,a点数据计算N2的平衡体积分数,故答案为14.5%。
③依据温度对合成氨反应的影响,从通入原料气开始,随温度不断升高,N2物质的量先不变,当温度达到反应温度时,开始反应,不断减小,建立平衡,温度继续增加,平衡逆向移动,氮气物质的量增加,其变化的曲线示意图为;故答案为:。
⑵①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g),氧气参与了反应,当>1.0时,烟气中NO浓度反而增大,剩余氨气,氨气可能与氧气反应生成NO,故答案为:过量氨气与氧气反应生成NO。
②NO2被Na2CO3溶液吸收生成三种盐,NO2中氮化合价既升高又降低,形成两种盐NaNO3和NaNO2,则另一种盐则为碳酸氢钠,因此化学反应方程式2NO2+2Na2CO3+H2O = NaNO3+NaNO2+2NaHCO3;故答案为:2NO2+2Na2CO3+H2O=NaNO3+NaNO2+2NaHCO3。
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【题目】锌锰电池在生活巾应用广泛。工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下:
回答以下问题:
(1)ZnFe2O4中Fe的化合价是_______。
(2)为了提高酸浸效率,可采用的措施是_______(至少两条)。
(3)净化I的过程中温度不能太高,原因是________。
(4)X可以调节pH,则X为________。
(5)净化II中的离子反应方程式_______.
(6)本流程中可以循环利用的物质除锌外还有________
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【题目】某化学兴趣小组对某黄铁矿石(主要成分为FeS2)进行如下实验探究。
实验一:测定硫元素的含量
I.将m1 g该黄铁矿样品放入如图所示装置(夹持和加热装置省略)的石英管中,从a处不断地缓缓通入空气,高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全,得到红棕色固体和一种刺激性气味的气体。
Ⅱ.反应结束后,将乙瓶中的溶液进行如下处理:
问题与讨论:
(1)石英管中发生反应的化学方程式为_________。
(2)I中,干燥管甲内所盛试剂是________,石英管中的玻璃纤维的作用为__________。
(3)该黄铁矿石中硫元素的质量分数为___________。
实验二:测定铁元素的含量
问题与讨论:
(4)步骤②中,若选用铁粉作还原剂,会使测量结果________(填“不影响”、“偏高”或“偏低”)。
(5)步骤③中,需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_______、________。
(6)滴定终点的现象是___。
(7)用c mol/LKMnO4溶液滴定,终点时消耗KMnO4溶液V mL,则黄铁矿中铁元素的质量分数为___。
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【题目】根据能量变化示意图,下列说法正确的是( )
A. 状态1是液态,则状态3一定是气态
B. 状态3是液态,则状态4一定是气态
C. A(状态2)+B(g)═C(状态3)+D(g)△H=(d﹣a)kJmol﹣1
D. 断裂1molC(状态3)和1molD(g)中的化学键需要吸收的能量为(e﹣d)kJ
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【题目】常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加一定浓度的稀盐酸,溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法不正确的是( )
A. 常温下,0.1 mol·L-1氨水中的电离常数约为
B. a、b之间的点一定满足:c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C. c点溶液中c(NH4+)<c(Cl-)
D. b点代表溶液呈中性
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【题目】水煤气变换反应的能量变化如图。下列叙述错误的是
A.反应为:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)B.反应物总能量高于生成物总能量
C.H2的燃烧热为41 kJ·mol-1D.使用催化剂可以降低反应所需活化能
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【题目】氮及其化合物的性质是了解工农业生产的重要基础。NA为阿伏伽德罗常数的值,下列有关说法错误的是
A.22.4 L(标准状况)15NH3含有的质子数为10 NA
B.密闭容器中,2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2 NA
C.13.8 g NO2与足量水反应,转移的电子数为0.2 NA
D.常温下,1 L 0.1 mol·L1 NH4NO3溶液中含有的氮原子数为0.2 NA
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【题目】下列实验操作能达到实验目的的是( )
A.用乙醇萃取碘水中的碘B.用装置甲制取纯净的
C.用装置乙除去中的少量D.中和滴定时,用待测液润洗锥形瓶,减小实验误差
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【题目】聚苯胺是一种在充放电过程中具有更优异可逆性的电极材料。Zn一聚苯胺二次电池的结构示意图如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.放电时,外电路每通过0.1NA个电子时,锌片的质量减少3.25g
B.充电时,聚苯胺电极的电势低于锌片的电势
C.放电时,混合液中的Cl-向负极移动
D.充电时,聚苯胺电极接电源的正极,发生氧化反应
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