题目内容
【题目】氨是最重要的化工产品之一，其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高氨的产量，降低能耗作各种有益的探究；氨在工业上有广泛用途。
(1)合成氨用的H2可以CH4为原料制得。已知相关的化学键键能数据如下：
化学键 | H—H | C—O | C≡O | H—O | C—H |
E/（kJ·mol-1） | 436 | 351 | 1076 | 463 | 413 |
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式__________。
(2)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___。
(3)在425℃、A12O3作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得(CH3)2NH。(CH3)2NH显弱碱性，与盐酸反应生成(CH3)2NH2Cl，溶液中各离子浓度由小到大的顺序为___。
(4)直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极电极反应式为___。
(5)如图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)
2N2(g)+3H2O(g)。（注：脱氮率即氮氧化物转化率）
①对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP)，则上述反应的表达式KP=_______。
②以下说法正确的是_________。
A.上述反应的正反应为吸热反应
B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮
D.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高
(6)氨气制取尿素的合成塔中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。图中为合成塔中不同氨碳比a和水碳比b时二氧化碳转化率(x%)，a宜控制在4.0左右，理由是__________。
【答案】CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H=+194 kJ/mol 在电磁场的作用下氮氮叁键更容易断裂，降低了合成反应所需的能量，反应容易进行 c(Cl-)>c[(CH3)2NH2 +]>c(H+)>c(OH-) 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 
C 氨碳比大于4.0，增大氨气的量CO2转化率增加不大，提高了生产成本；氨碳比小于4.0，CO2的转化率较低
【解析】
(1)反应焓变=反应物总键能-生成物总能键能，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式；
(2)根据化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成分析；
(3)二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成(CH3)2NH2Cl，[(CH3)2NH2] +离子水解溶液显酸性，据此判断溶液中各离子浓度大小；
(4)原电池负极发生氧化反应，氨气在负极失去电子，碱性条件下生成氮气与水；
(5)①对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数，Kp=
，
②A.温度升高脱氨率降低，说明平衡向逆反应方向移动；
B.增大压强平衡向逆反应方向移动；
C.根据图象判断，脱氨率最高的点对应的温度应是最适宜温度；
D.最高点为催化剂活性最高的温度；
(6)从投资、成本、物质的平衡转化率方面分析。
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的反应方程式为：CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)，反应焓变△H=4×413kJ/mol+2×463kJ/mol-(1073kJ/mol+3×436kJ/mol)=+194kJ/mol；
(2)从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是：在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行；
(3)在425℃、A12O3作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得(CH3)2NH。(CH3)2NH显弱碱性，与盐酸反应生成(CH3)2NH2Cl，(CH3)2NH2Cl是强酸弱碱盐，[(CH3)2NH2] +离子水解溶液使显酸性，[(CH3)2NH2] +水解消耗，则c(Cl-)>c[(CH3)2NH2 +]，水解消耗OH-，则溶液中c(H+)>c(OH-)，盐电离产生的离子浓度大于水电离产生的离子浓度，所以c[(CH3)2NH2 +]> c(H+)，因此该溶液中各离子浓度大小为：c(Cl-)>c[(CH3)2NH2 +]>c(H+)>c(OH-)；
(4)原电池负极失去电子发生氧化反应，氨气在负极失去电子，在碱性条件下生成N2与水，负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
(5)①NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)，对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数，Kp=
；
②A.脱氨率达到最高点之后继续升高温度，脱氨率降低，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，则该反应的正反应为放热反应，A错误；
B.正反应为气体体积增大的反应，增大压强化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，B错误；
C.两种催化剂分别在250℃和450℃左右催化效率最高，说明此时催化剂的活性最大，C正确；
D.图象研究的是不同催化剂在不同的温度下的活性比较，最高点为催化剂活性最大的状态，与平衡转化率无关，D错误；
故合理选项是C；
(6)氨碳比a[
]大于4.0时，增大氨气的物质的量，二氧化碳的转化率增加不大，增加了生产成本；氨碳比a[]小于4.0时，二氧化碳的转化率较小，所以氨碳比a宜控制在4.0左右。
名校课堂系列答案
【题目】草酸
是一种重要的化工原料。某学习小组为探究草酸的性质，查阅了有关资料，草酸的部分性质如下表：
物质 | 性质 |
|
|
实验Ⅰ：根据图提供的仪器和试剂，设计实验证明草酸的受热分解产物中含有
和
部分夹持仪器和加热装置省略
（1）仪器a的名称是_____________。
（2）各装置的正确连接顺序为
装置可重复使用
________
________________________
尾气处理。________________
（3）用图中装置C的作用是____________________________。
（4）连接好装置进行的实验时，要先加热________填“A”“B”“C”“D”“E”或“F”装置，能证明分解产物中有CO的实验依据是___________________。
（5）某同学查阅资料发现，用氯化钯
磷钼酸溶液可检验一氧化碳。一氧化碳与氯化钯溶液反应，生成了黑色的金属钯
固体，反应的化学方程式是___________________________。
实验 Ⅱ：草酸与甲醇在浓硫酸存在下酯化生成草酸二甲酯。反应为
。在装有搅拌器、分水器的反应瓶中，加入草酸
，无水甲醇
，苯
，浓硫酸
，搅拌下加热回流共沸脱水20小时，后转移到烧杯中冷却，按如图所示流程提纯。
（6）
提纯过程中用
的碳酸钠溶液洗涤的作用是__________________________。
流程中纯化的方法为________________。
产率为____________精确到
。
【题目】
是一种常用的还原剂、媒染剂。某化学实验小组在实验室里用如下两种方法来制备无水
。有关物质的性质如下：
C6H5Cl(氯苯) | C6H4Cl2(二氯苯) | FeCl3 | FeCl2 | |
溶解性 | 不溶于水，易溶于苯、乙醇 | 不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯，易溶于乙醇，易吸水 | ||
熔点/℃ | -45 | 53 | 易升华 | |
沸点/℃ | 132 | 173 | —— | —— |
（1）用
还原无水
制取。有关装置如图1所示：
还原无水制取的化学方程式为________________________。
中盛放的试剂是________，按气流由左到右的方向，上述仪器的连接顺序为________
填母，装置可多次使用
。
该制备装置的缺点为________________________________。
（2）利用反应
，制取无水并测定的转化率。按图2装置，在三颈烧瓶中放入
无水氯化铁和过量的氯苯，控制反应温度在一定范围加热3h，冷却、分离提纯得到粗产品。
仪器a的作用是________________________。
反应结束后，冷却实验装置A，将三颈烧瓶内物质倒出，经过滤、洗涤、干燥后，得到粗产品。洗涤所用的试剂可以是________填名称，回收滤液中
的操作方法是________。
在反应开始之前先通一段时间
的目的是________________，在反应完成后继续通一段时间的作用是________________________________。
反应后将锥形瓶中溶液配成250mL，量取
所配溶液，用
溶液滴定，重复上述操作3次，达到滴定终点时消耗NaOH溶液的体积分别为
、
、
，则氯化铁的转化率为________________。