（浙江選考）2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題四 第二單元 生產(chǎn)生活中的含氮化合物夯基提能作業(yè).docx

第二單元生產(chǎn)生活中的含氮化合物1.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是()實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象解釋或結(jié)論過量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反應(yīng)后,滴入KSCN溶液溶液呈血紅色稀硝酸將Fe氧化為Fe3+濃硝酸久置或光照變黃色HNO3不穩(wěn)定,易分解鋁箔插入稀硝酸中無現(xiàn)象鋁箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜用玻璃棒蘸取濃硝酸點(diǎn)到藍(lán)色石蕊試紙上試紙先變紅色后褪色濃硝酸具有酸性和強(qiáng)氧化性A. B.C. D.答案D過量的鐵粉中加入稀硝酸,生成Fe2+,加入KSCN溶液時(shí),無明顯現(xiàn)象,故錯(cuò)誤;濃硝酸久置變黃是因?yàn)镠NO3分解產(chǎn)生的NO2溶于其中,故正確;鋁箔遇濃硝酸鈍化,稀硝酸會(huì)使鋁箔溶解,故錯(cuò)誤;濃硝酸具有酸性和強(qiáng)氧化性,可使藍(lán)色石蕊試紙先變紅色后褪色,故正確。2.(2018課標(biāo),8,6分)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時(shí)與大氣中的氨有關(guān)(如下圖所示)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.霧和霾的分散劑相同B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C.NH3是形成無機(jī)顆粒物的催化劑D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)答案C本題考查硫、氮化合物的相關(guān)知識。霧和霾的分散劑均為空氣,A正確;由題圖可知霧霾中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B正確;NH3應(yīng)是形成無機(jī)顆粒物的反應(yīng)物,C錯(cuò)誤;過度施用氮肥會(huì)增加大氣中NH3的含量,D正確。3.探究氨氣及銨鹽性質(zhì)的過程中,下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是()A.將集有氨氣的試管倒扣于水槽中,液體迅速充滿試管,說明氨氣極易溶于水B.向氨水中加入濃氫氧化鈉溶液,加熱產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,說明氨水中含有NH4+C.加熱NH4HCO3固體,觀察到固體逐漸減少,試管口有液滴產(chǎn)生,說明NH4HCO3具有不穩(wěn)定性D.將紅熱的Pt絲伸入上圖所示的錐形瓶中,瓶口出現(xiàn)少量的紅棕色氣體,說明氨氣催化氧化的產(chǎn)物中有NO答案B氨氣極易溶于水,使試管內(nèi)壓強(qiáng)迅速降低,液體迅速充滿試管,A正確;氨水中存在氨分子,加熱氨氣逸出,也能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),不能證明是銨根離子與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣,B錯(cuò)誤;試管口有液滴生成,說明NH4HCO3受熱易分解,具有不穩(wěn)定性,C正確;4NH3+5O2 4NO+6H2O,2NO+O2 2NO2,NH3的氧化產(chǎn)物應(yīng)為NO,D正確。4.下面是實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置和選用的試劑,其中錯(cuò)誤的是()A. B. C. D.答案D中NH4Cl受熱分解產(chǎn)生NH3和HCl,但NH3、HCl遇冷會(huì)重新生成NH4Cl,且可能出現(xiàn)堵塞導(dǎo)管的情況;中試管口未向下傾斜,會(huì)導(dǎo)致冷凝水倒流入熱的試管底部而使其破裂;中將濃氨水滴入CaO會(huì)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaO+NH3H2OCa(OH)2+NH3,反應(yīng)放熱可制取NH3;中濃氨水受熱產(chǎn)生NH3,通過堿石灰吸收水蒸氣后得到干燥的NH3。5.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐漸加入鐵粉,產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結(jié)果錯(cuò)誤的是()A.原混合酸中NO3-的物質(zhì)的量為0.1 molB.OA段產(chǎn)生的是NO,AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段產(chǎn)生氫氣C.第二份溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4D.混合酸中H2SO4濃度為2.5 molL-1答案A鐵粉既能與硝酸反應(yīng)又能與硫酸反應(yīng),從題干圖中可看出(注意只是第二份100 mL)OA段產(chǎn)生的是NO,AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段產(chǎn)生氫氣,反應(yīng)為Fe+2H+ Fe2+H2,可知NO3-反應(yīng)完全,第二份中NO3-的物質(zhì)的量應(yīng)為5.6 g356 gmol-13=0.1 mol,溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4,此時(shí)反應(yīng)的鐵的質(zhì)量是14 g,即0.25 mol,故原混合酸中H2SO4濃度為0.25mol0.1 L=2.5 molL-1,NO3-物質(zhì)的量為0.2 mol。6.亞硝酸鈉(NaNO2)是一種具有咸味、有毒,且價(jià)格比食鹽(NaCl)便宜的工業(yè)用鹽,常被誤作食鹽使用,導(dǎo)致多起中毒事故發(fā)生,它的部分性質(zhì)如圖,下列說法錯(cuò)誤的是()A.可用淀粉碘化鉀試紙和食醋鑒別食鹽(NaCl)與亞硝酸鈉(NaNO2)B.亞硝酸鈉可以加到食品中,但添加量要符合規(guī)定C.NaNO2與N2H4反應(yīng)生成NaN3的化學(xué)方程式為NaNO2+N2H4 NaN3+2H2OD.上圖所涉及的化學(xué)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)答案D亞硝酸鈉能和KI反應(yīng)生成碘單質(zhì),碘遇淀粉溶液變藍(lán)色,A項(xiàng)正確;NaNO2具有防腐性,但有毒,所以亞硝酸鈉可以加到食品中,但添加量要符合規(guī)定,B項(xiàng)正確;亞硝酸鈉和肼反應(yīng)生成疊氮化鈉和水,該反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+3、-2變?yōu)?13,C項(xiàng)正確;有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),其特征是有元素化合價(jià)升降,NaNO2與NH4Cl反應(yīng)生成NH4NO2沒有化合價(jià)的變化,不屬于氧化還原反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.下列關(guān)于氨水的說法中,不正確的是()A.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是純凈物B.氨水中物質(zhì)的量濃度最大的粒子是NH3H2O(水除外)C.氨水顯弱堿性,是弱電解質(zhì)D.在1 molL-1氨水中,NH3H2O、NH4+、NH3的物質(zhì)的量濃度之和為1 molL-1答案C氨水是混合物,其中的NH3H2O是弱電解質(zhì)。8.用內(nèi)置有螺旋狀銅絲的膠頭滴管小心地吸取一滴管濃硝酸后迅速插入細(xì)口瓶中(如圖所示),滴管與瓶口接觸處墊一小塊濾紙使滴管與瓶口留少量空隙,依次觀察到如下現(xiàn)象:滴管內(nèi)產(chǎn)生紅棕色氣體,液面下降;滴管內(nèi)液面上升,氣體變成無色;滴管內(nèi)液面再次下降。下列說法中不正確的是()A.現(xiàn)象中產(chǎn)生的紅棕色氣體為NO2B.產(chǎn)生現(xiàn)象的原因是NO2與水反應(yīng)C.產(chǎn)生現(xiàn)象的原因是銅與稀硝酸反應(yīng)D.最終瓶內(nèi)溶液中的溶質(zhì)一定只有Cu(NO3)2答案D銅絲與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色氣體NO2,A項(xiàng)正確;由于NO2與水反應(yīng)生成無色氣體NO,氣體的物質(zhì)的量減少,液面上升,B項(xiàng)正確;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硝酸變稀,銅與稀硝酸反應(yīng)生成不溶于水的NO,膠頭滴管內(nèi)液面再次下降,C項(xiàng)正確;最終瓶內(nèi)溶質(zhì)除了Cu(NO3)2外,還可能有剩余的HNO3,D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是()A.Na2O2吸收CO2產(chǎn)生O2,可用作呼吸面具供氧劑B.ClO2具有還原性,可用于自來水的殺菌消毒C.SiO2硬度大,可用于制造光導(dǎo)纖維D.NH3易溶于水,可用作制冷劑答案A本題考查Na2O2、ClO2、SiO2和NH3的性質(zhì)及應(yīng)用。B項(xiàng),ClO2具有很強(qiáng)的氧化性,可用于殺菌消毒;C項(xiàng),SiO2用于制造光導(dǎo)纖維與其硬度大無關(guān);D項(xiàng),NH3用作制冷劑是因?yàn)槠湟滓夯?液氨汽化吸熱。10.將38.4 g Cu完全溶于適量濃硝酸中,收集到氮的氧化物(NO、N2O4、NO2)的混合物共0.8 mol,這些氣體恰好能被500 mL 2 molL-1 NaOH溶液完全吸收,發(fā)生的反應(yīng)為2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O、NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O。則生成的鹽溶液中NaNO3的物質(zhì)的量為()A.0.2 mol B.0.4 mol C.0.6 mol D.0.8 mol答案BHNO3NON2O4NO2NaNO3NaNO2,整體相當(dāng)于Cu失去電子生成Cu2+,NO3-得電子生成NO2-。38.4 g Cu共失去電子38.4 g64 gmol-12=1.2 mol,則可生成NaNO2 0.6 mol;根據(jù)鈉離子守恒知NaNO3的物質(zhì)的量為0.5 L2 molL-1-0.6 mol=0.4 mol,B正確。11.下列有關(guān)元素及其化合物的說法正確的是()A.鹽酸可以除去銅器表面的銅銹Cu2(OH)2CO3B.Na久置于空氣中最終生成NaHCO3C.AlCl3、FeCl2、CuCl2均可由金屬單質(zhì)與氯氣直接化合制得D.CO2、NO2、SO2都能與H2O反應(yīng),其反應(yīng)原理相同答案A鹽酸可以除去銅器表面的銅銹Cu2(OH)2CO3,A正確;Na久置于空氣中最終生成Na2CO3,B錯(cuò)誤;FeCl2不能由金屬單質(zhì)與氯氣直接化合制得,鐵在氯氣中燃燒生成FeCl3,C錯(cuò)誤;CO2、SO2都能與H2O反應(yīng),其反應(yīng)原理相同,但NO2與H2O反應(yīng)生成硝酸和NO,發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng),原理不同,D錯(cuò)誤。12.取某固體樣品,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):取一定量的樣品,加足量水充分溶解,得澄清透明溶液;取10 mL溶液,加入足量氯水,無氣體產(chǎn)生,再加入CCl4溶液分層,下層為橙紅色;分液后,將中上層溶液加入足量BaCl2和HCl溶液,產(chǎn)生白色沉淀2.33 g;另取10 mL原溶液,加入過量的濃氫氧化鈉溶液并加熱,收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下448 mL氣體。該固體樣品可能是()A.NH4Cl、NaBr、(NH4)2SO4B.NaCl、NaBr、(NH4)2SO3C.NaBr、Na2CO3、(NH4)2SO4D.CuBr2、NaCl、(NH4)2SO3答案B取一定量的樣品,加足量水充分溶解,得澄清透明溶液,說明物質(zhì)間不能反應(yīng)生成沉淀,D會(huì)生成亞硫酸銅沉淀,D不符合;取10 mL溶液,加入足量氯水,無氣體產(chǎn)生,C會(huì)反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w,不符合;再加入CCl4溶液分層,下層為橙紅色,說明含有溴離子,A、B符合;分液后,將中上層溶液加入足量BaCl2和HCl溶液,產(chǎn)生白色沉淀2.33 g,為0.01 mol硫酸鋇,A、B符合;另取10 mL原溶液,加入過量的濃氫氧化鈉溶液并加熱,收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下448 mL氣體,為0.02 mol氨氣,說明含有銨鹽,且銨根離子和含硫的陰離子的物質(zhì)的量之比為21,則A不符合,故選B。13.由兩種元素組成的化合物M,是某種具有優(yōu)異磁學(xué)性質(zhì)的新型電子材料的主要成分。其制備流程如下:取2.38 g的M用足量稀硫酸溶解,在所得反應(yīng)液中加入足量的NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味且能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體產(chǎn)生,同時(shí)溶液中產(chǎn)生白色沉淀,迅速變成灰綠色,最終變?yōu)榧t褐色,沉淀灼燒后質(zhì)量為3.20 g。請回答:(1)寫出NaNH2的電子式:,M的化學(xué)式:;(2)根據(jù)圖示信息,用一個(gè)化學(xué)方程式表示NaN3制備方法:。答案(1)Na+HNH-Fe4N(2)2NaNH2+N2O NaN3+NH3+NaOH解析根據(jù)流程可知,鈉與氨氣反應(yīng)生成氨基鈉和氫氣,氨基鈉進(jìn)一步與一氧化二氮反應(yīng)生成Na3N和氮?dú)饧皻溲趸c,M用足量稀硫酸溶解,在所得反應(yīng)液中加入足量的NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味且能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體產(chǎn)生,說明有氨氣產(chǎn)生,同時(shí)溶液中產(chǎn)生白色沉淀,迅速變成灰綠色,最終變?yōu)榧t褐色,說明白色沉淀為氫氧化亞鐵,沉淀灼燒后為3.20 g氧化鐵,氧化鐵的物質(zhì)的量為3.20 g160 g/mol=0.02 mol,根據(jù)元素守恒可知,鈉與GCl2及Na3N反應(yīng)生成M、氮?dú)夂吐然c,所以G為鐵元素,M是由2種元素組成的化合物,M中含有鐵元素和氮元素,其中氮元素的物質(zhì)的量為2.38 g-0.02256 g14 g/mol=0.01 mol,所以M中鐵元素和氮元素的物質(zhì)的量之比為0.02 mol20.01 mol=41,所以M的化學(xué)式為Fe4N。(1)NaNH2為離子化合物,電子式為Na+HNH-,根據(jù)分析可知,元素G的名稱為鐵,M的化學(xué)式為Fe4N。(2)根據(jù)上面的分析可知,制備NaN3的方程式為2NaNH2+N2O NaN3+NH3+NaOH。14.氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一。工業(yè)生產(chǎn)硝酸的尾氣中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假設(shè)不含N2O4),常見處理方法如下:(1)可用氨催化吸收法處理NOx,反應(yīng)原理:4xNH3+6NOx (2x+3)N2+6xH2O某化學(xué)興趣小組模擬該處理過程的實(shí)驗(yàn)裝置如圖。裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。裝置D中堿石灰的作用是。(2)用Na2CO3溶液吸收法處理NOx。已知:NO不能與Na2CO3溶液反應(yīng)。NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2()2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2()當(dāng)NOx被Na2CO3溶液完全吸收時(shí),x的值不可能是(填字母)。A.1.9B.1.7C.1.5 D.1.3用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每產(chǎn)生22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO2(全部逸出)時(shí),吸收液質(zhì)量就增加44 g,則NOx中的x為。答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O除去氣體中含有的水蒸氣(2)D158(或1.875)解析(1)氯化銨與消石灰反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O。裝置D中堿石灰的作用是除去氣體中含有的水蒸氣。(2)NO不能被單獨(dú)吸收,NO和NO2混合氣體被Na2CO3溶液完全吸收的條件是滿足n(NO2)n(NO)1,當(dāng)n(NO2)n(NO)=1時(shí)x的值最小,x最小值為1+0.5=1.5,因?yàn)榛煊蠳O,所以x的最大值<2,x的取值范圍為1.5x<2。設(shè)由NO2與純堿反應(yīng)產(chǎn)生的CO2為a mol,由NO和NO2與純堿反應(yīng)產(chǎn)生的CO2為b mol,2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2m=48 g a48aNO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2m=32 g b32ba mol+b mol=22.4 L22.4 Lmol-1,48 gmol-1a mol+32 gmol-1b mol=44 g,解得a=0.75、b=0.25,n(NO2)=0.75 mol2+0.25 mol=1.75 mol,n(NO)=0.25 mol,x=0.25mol1+1.75mol20.25mol+1.75mol=158=1.875。15.將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題:(1)NO的體積為L,NO2的體積為L。(2)參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量是。(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入V mL a molL-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為molL-1。(4)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3,至少需要30%的雙氧水g。答案(1)5.8245.376(2)1.52 mol(3)aV10-3+0.50.14(4)57.8解析(1)n(Cu)=32.64 g64 gmol-1=0.51 mol,設(shè)混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x,NO2的物質(zhì)的量為y。則x+y=11.2 L22.4 Lmol-1=0.5 mol,3x+y=(0.512)mol,解得:x=0.26 mol,y=0.24 mol。則V(NO)=0.26 mol22.4 Lmol-1=5.824 L,V(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。(2)參加反應(yīng)的HNO3分兩部分:一部分顯酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分被還原成NO2和NO,所以參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為0.51 mol2+0.5 mol=1.52 mol。(3)HNO3在反應(yīng)中一部分變成氣體,一部分以NO3-的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質(zhì)的量為0.5 mol。加入NaOH溶液恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化為沉淀,此時(shí)溶液中的溶質(zhì)只有NaNO3,其物質(zhì)的量為10-3aV mol,也就是以NO3-形式留在溶液中的HNO3的物質(zhì)的量為10-3aV mol。所以,c(HNO3)=aV10-3+0.50.14 molL-1。(4)由得失電子守恒得:2n(Cu)=2n(H2O2),n(H2O2)=n(Cu)=0.51 mol,則m(H2O2)=17.34 g,需30%的雙氧水:17.34 g30%=57.8 g。16.工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NOx氣體(含NO、NO2)制備NaNO2、NaNO3,工藝流程如下:已知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+CO2(1)中和液所含溶質(zhì)除NaNO2及少量Na2CO3外,還有(填化學(xué)式)。(2)中和液進(jìn)行蒸發(fā)操作時(shí),應(yīng)控制水的蒸發(fā)量,避免濃度過大,目的是。蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物質(zhì),不能直接排放,將其冷凝后用于流程中的(填操作名稱)最合理。(3)母液進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)加入稀硝酸的目的是。母液需回收利用,下列處理方法合理的是。a.轉(zhuǎn)入中和液b.轉(zhuǎn)入結(jié)晶操作c.轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液d.轉(zhuǎn)入結(jié)晶操作(4)若將NaNO2、NaNO3兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比設(shè)為21,則生產(chǎn)1.38噸NaNO2時(shí),Na2CO3的理論用量為噸(假定Na2CO3恰好完全反應(yīng))。答案(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出溶堿(3)將NaNO2轉(zhuǎn)化為NaNO3cd(4)1.59解析(1)由題中信息可知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+CO2,當(dāng)NO2過量時(shí),還發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+2NO2 NaNO3+NaNO2+CO2,故中和液所含溶質(zhì)除NaNO2及少量Na2CO3外,還有NaNO3。(2)中和液進(jìn)行蒸發(fā)操作是為了分離出溶質(zhì)NaNO2,由(1)中分析可知,中和液中還含有少量Na2CO3和NaNO3,若水的蒸發(fā)量過大,NaNO3也會(huì)結(jié)晶析出,從而造成產(chǎn)品不純。蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽中含有少量的NaNO2,冷凝后用于流程中的“溶堿”操作中最為合理,既可以減少H2O的加入量,又可以減少有毒物質(zhì)NaNO2的排放。(3)母液中主要含有NaNO3,若回收利用,顯然轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液或轉(zhuǎn)入結(jié)晶操作最為合理,若轉(zhuǎn)入中和液或轉(zhuǎn)入結(jié)晶操作,都會(huì)造成NaNO2產(chǎn)品不純。(4)n(NaNO2)=1.38106g69 gmol-1=2.00104 mol,則n(NaNO3)=12n(NaNO2)=1.00104 mol,由Na原子守恒可知,n(Na2CO3)=12n(NaNO2)+n(NaNO3)=1.50104 mol,所以m(Na2CO3)=1.50104 mol106 gmol-1 =1.59106 g=1.59 t。17.(2018浙江11月選考,30,10分)(一)合成氨工藝(流程如圖1所示)是人工固氮最重要的途徑。圖12018年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯(FHaber)獲得諾貝爾獎(jiǎng)100周年。N2和H2生成NH3的反應(yīng)為:12N2(g)+32H2(g) NH3(g)H(298 K)=-46.2 kJmol-1在Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程為(*表示吸附態(tài)):化學(xué)吸附:N2(g)2N*;H2(g) 2H*表面反應(yīng):N*+H* NH*;NH*+H* NH2*;NH2*+H* NH3*脫附:NH3* NH3(g)其中,N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。請回答:(1)利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有。A.低溫B.高溫C.低壓D.高壓 E.催化劑(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K=pNH3/p(pN2/p)0.5(pH2/p)1.5,其中p為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(1105 Pa),pNH3、pN2和pH2為各組分的平衡分壓,如pNH3=xNH3p,p為平衡總壓,xNH3為平衡系統(tǒng)中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。N2和H2起始物質(zhì)的量之比為13,反應(yīng)在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下進(jìn)行,NH3的平衡產(chǎn)率為,則K=(用含的最簡式表示)下圖中可以示意標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K隨溫度T變化趨勢的是。(3)實(shí)際生產(chǎn)中,常用工藝條件:Fe作催化劑,控制溫度773 K、壓強(qiáng)3.0107 Pa,原料氣中N2和H2物質(zhì)的量之比為12.8。分析說明原料氣中N2過量的理由。關(guān)于合成氨工藝的下列理解,正確的是。A.合成氨反應(yīng)在不同溫度下的H和S都小于零B.控制溫度(773 K)遠(yuǎn)高于室溫,是為了保證盡可能高的平衡轉(zhuǎn)化率和快的反應(yīng)速率C.當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時(shí),在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率D.基于NH3有較強(qiáng)的分子間作用力可將其液化,不斷將液氨移去,利于反應(yīng)正向進(jìn)行E.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生(二 )高鐵酸鉀(K2FeO4)可用作水處理劑。某同學(xué)通過“化學(xué)電解法”探究K2FeO4的合成,其原理如圖2所示。接通電源,調(diào)節(jié)電壓,將一定量Cl2通入KOH溶液,然后滴入含F(xiàn)e3+的溶液,控制溫度,可制得K2FeO4。圖2(1)請寫出“化學(xué)法”得到FeO42-的離子方程式。(2)請寫出陽極的電極反應(yīng)式(含F(xiàn)eO42-)。答案(一)(1)AD(2)4(2-)33(1-)2A(3)原料氣中N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率;N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率ADE(二)(1)2Fe3+3ClO-+10OH- 2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O(2)Fe3+8OH-3e- FeO42-+4H2O或Fe(OH)3+5OH-3e- FeO42-+4H2O解析(一)(1)根據(jù)勒夏特列原理,對于制備氨氣的反應(yīng),加壓或者降溫有助于平衡正向移動(dòng)。(2)設(shè)初始氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x mol,氫氣的物質(zhì)的量為3x mol。12N2(g) + 32 H2(g) NH3(g)初始/molx 3x 0轉(zhuǎn)化/molx 3x 2x平衡/molx(1-)3x(1-)2x計(jì)算體積分?jǐn)?shù),代入公式,得K=4(2-)33(1-)2根據(jù)K隨T增大而減小,而且根據(jù)K表達(dá)式可知,K與T之間不是線性關(guān)系,故選擇A。(3)根據(jù)題意,從提高轉(zhuǎn)化率和提高反應(yīng)速率角度來分析,原料中的氮?dú)庖椎?適度過量有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率;氮?dú)庠阼F催化劑上的吸附是決定速度的步驟,適度過量有利于提高整體的反應(yīng)速率。B項(xiàng)升溫會(huì)使平衡逆向移動(dòng),減小平衡轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)相當(dāng)于減小了N2和H2的分壓,平衡逆向移動(dòng)。(二)(1)依據(jù)氧化還原原理,氯氣與氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成了次氯酸根離子,可以氧化鐵離子生成高鐵酸根離子:2Fe3+3ClO-+10OH- 2FeO42-+3Cl-+5H2O,或者2Fe(OH)3+3ClO-+4OH- 2FeO42-+3Cl-+5H2O。(2)根據(jù)電解法制備,鐵離子失去電子生成高鐵酸根離子:Fe3+8OH-3e- FeO42-+4H2O或者Fe(OH)3+5OH-3e- FeO42-+4H2O。