题目内容
【题目】氮、磷、钾号称肥料的“三要素”,化学肥料的施用,使农业增产增收,经济效益显著。但是化学肥料的滥施乱用也对环境产生了许多不良影响。请根据相关知识和信息回答下列问题:
(1)如图是某品牌化肥包装袋中的部分文字
①写出以氨为原料制取该化肥的各步化学方程式_______。
②关于该氮肥的处置和施用正确的方法是_______。
A.与草木灰混合施用
B.如果结块,可用铁锤敲击
C.与钙镁磷肥混合施用
D.在经常排灌水的稻田中施用肥效最高
③若该化肥的杂质中不含氮元素,则该化肥的纯度是_______。
(2)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:
①甲厂以焦炭和水为原料;②乙厂以天然气和水为原料;③丙厂以石脑油(主要成分为C5H12)和水为原料。按工业有关规定,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(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比,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?_______。
(3)近年来“水华”和“赤潮”时有发生,据专家分析,是因水体富营养化造成的,试分析水体富营养化的原因_______。
【答案】4NH3+5O24NO+6H2O;2NO+O2=2NO2;3NO2+H2O=2HNO3+NO;NH3+HNO3=NH4NO3C98%丙含N、P化肥的大量施用以及生活污水的大量排放,若不采用污水处理措施,必将导致水体富营养化,而暴发“水华”、“赤潮”
【解析】
(1)①氨气催化氧化生成NO,NO与氧气反应生成NO2,NO2与水反应生成硝酸,硝酸和氨气反应生成硝酸铵,化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、NH3+HNO3=NH4NO3;
②A.草木灰中含有碳酸钾,水解显碱性,铵根水解显酸性,铵态氮肥不能与草木灰混合使用,以免大量NH3逸出,A错误;
B.NH4NO3结块,用铁棒击碎易引起爆炸,B错误;
C.该氮肥能与钙镁磷肥混合施用,C正确;
D.高NH4NO3易水解为一水合氨,导致N的损失,D错误;
答案选C;
③该化肥的杂质中不含氮元素,NH4NO3的含氮量为35%,则纯度为98%;
(2)甲、乙、丙的主要反应分别为C+H2O(g)CO+H2,CH4+H2OCO+3H2,C5H12+5H2O5CO+11H2,三厂都把CO转成CO2,其反应式CO+H2OCO2+H2,故甲、乙、丙厂的H2和CO2的物质的量比为:甲:2:1,乙:4:1,丙:16:5,而合成尿素的H2和CO2的物质的量比为3:1 时,因此丙利用率最高;
(3)大量含有各种含氮和磷有机物的废污水排入水中,促使水域富营养化,而暴发“水华”、“赤潮”。
【题目】由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。
I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1
2CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H2=+216kJ·mol-1
若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H2,为维持热平衡,年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式________________________________。
②反应热大小比较:过程I________过程II(填“大于”、“小于”或“等于”)。
II.(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________,
在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在_______K左右。
(4)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质 温度℃ | 活性炭 | NO | E | F |
初始 | 3.000 | 0.10 | 0 | 0 |
T1 | 2.960 | 0.020 | 0.040 | 0.040 |
T2 | 2.975 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________;
②若T1<T2ΔH_________0(填“>”、“<”或“=”);
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为______。
【题目】三氯化氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料,常用作半导体掺杂剂,实验室制取POCl3并测定产品含量的实验过程如下:
I.制备POCl3采用氧气氧化液态的PCl3法。实验装置(加热及夹持装置省略》及相关信息如下。
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 相对分子质量 | 其他 |
PCl3 | ―112.0 | 76.0 | 137.5 | 均为无色液体,遇水均剧烈 水解为含氧酸和氯化氢,两者互溶 |
POCl3 | 2.0 | 106.0 | 153.5 |
(1)仪器a的名称为_______________________________;
(2)装置C中生成POCl3的化学方程式为________________________________;
(3)实验中需控制通入O2的速率,对此采取的操作是_________________________________;
(4)装置B的作用除观察O2的流速之外,还有___________________________________;
(5)反应温度应控制在60~65℃,原因是__________________________________;
II.测定POCl3产品含量的实验步骤:
①实验I结束后,待三颈烧瓶中液体冷却到室温,准确称取16.725g POCl3产品,置于盛有60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液
②取10.00mL溶液于锥形瓶中,加入10.00mL 3.5mol/L AgNO3标准溶液(Ag++Cl-=AgCl↓)
③加入少量硝基苯(硝基苯密度比水大,且难溶于水)
④以硫酸铁溶液为指示剂,用0.2mol/L KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液(Ag++SCN-=AgSCN↓),到达终点时共用去10.00mL KSCN溶液。
(6)达到终点时的现象是_________________________________________;
(7)测得产品中n(POCl3)= ___________________________;
(8)已知Ksp(AgCl)> Ksp(AgSCN),据此判断,若取消步骤③,滴定结果将_______。(填偏高,偏低,或不变)
【题目】雾霾成因有多种,其中燃煤过程中产生的二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物是山西冬季雾霾的主要组成。治霾迫在眉睫,利在千秋。
I.脱氮
已知: ①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH1=-566.0 kJ·mol-1
②2NO(g)+O2===2NO2(g) ΔH2=-116.5kJ·mol-1
③N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH3=+180.5kJ·mol-1
(1)则燃煤所产生的废气中NO2 与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为:________________________________。
(2)若1molN2(g)1mo1O2(g)分子中化学键断裂时分别吸收946kJ、498KJ的能量,则1mo1NO(g) 分子中化学键断裂时需要吸收的能量为_____________________KJ。
Ⅱ.脱硫的反应原理2CO(g) +SO2(g)2CO2(g) +S(1) ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0)
(1)若在一定温度下,将总物质的量为3 mol的CO(g)和SO2(g) 以不同比例充入2 L的恒容容器中,结果如图所示。a、b分别表示SO2、CO的平衡转化率的变化,c表示平衡体系中CO2的体积分数的变化。
由图计算x=__________;CO2的体积分数y=_________(精确到0.01),该温度下的平衡常数K=_____。
(2)在T1℃下,将CO与SO2按体积比为5∶4充入一恒压密闭容器中,此时容器体积为0.1V L。
①下列能判断该反应达到化学平衡状态的是_____________。
a.S(l)的质量不变
b.K不变
c.容器中气体的平均相对分子质量不变
d.2v正(SO2)= v正(CO2)
e.Q值不变
②压强一定的条件下,在不同温度下进行反应,测得容器的体积变化如图所示:
已知: n1≠n2
温度(℃) | 初始投入总量 | 初始投料v (CO) /v (SO2) | 初始体积(L) | 平衡体积(L) |
T1 | n1 | 5∶4 | 0.1v | 0.07v |
T2 | n2 | 5∶4 | 0.3v | 0.22v |
求:T1温度时,SO2的平衡转化率为_____%;
比较大小,T1___T2(填“>”、“<”、“=”),解释原因____________________。