题目内容
(11分)工业上常用氨氧化法生产硝酸,其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题:
(1)氨催化氧化的化学方程式为 :
(2)原料气中空气必须过量,其主要原因是 ;
(3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是 ;
(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应,其化学方程式为 ,为了提高水对二氧化氮的吸收率,可采取的措施为 (答2项)
(1)
(2)提高氨的转化率和一氧化氮的转化率
(3)增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积
(4)3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 加压 降温
解析:(1)
(2)根据平衡原理,增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,以提高原料的转化率;
(3)这是为了增大铂铑合金的表面积,使接触面积增大,提升催化的效果;
(4)为了提高吸收率,可根据溶解过程放热采用降温处理,且气体的吸收可用加压的方式。
(16分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上常用CO和H2反应生产CH3OH,并开发出甲醇燃料电池。
(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0 kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1453.0 kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为 。
(2)工业上常利用反应CO(g)+2H2(g)≒CH3OH(g) △H<0合成甲醇,在230℃~270℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图。
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A.1~1.5 B.2.5~3 C.3.5~4.5
(3)制甲醇所需要的氢气,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) △H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1。试回答下列问题:
①该温度下,若起始时c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol·L-1,则此时该反应v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若降低温度,该反应的K值将 (填“增大”、“减 小”或“不变”)。
(4)某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,OH-向 极移动(填“a”或“b”)。
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应式为 , 电池总反应的离子方程式为 。