摘要:20. (2)设需纯度为75%的石英砂x. 根据题意有下列关系式: SiO2 ~ Si ~ SiCl4 ~ Si(纯) 60 28 x×75%××80%×80% 100.8t 解得:x=500t 或由Si原子守恒:x×75%××80%×80%/60=100.8/28 解得:x=500t (3)设每轮生产投入的粗硅中含1molSi 则由反应①可知: 消耗HCl的物质的量为3 mol /75%=4mol.生成H2的物质的量为1mol 由反应②可知: 消耗H2的物质的量为1mol/80%=1.25mol.生成HCl的物质的量为3mol 则在一轮次的生产中.需补充投入HCl和H2的物质的量之比为: ∶=4∶1

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氨在国民经济中占有重要的地位,2008年,我国氨产量接近500万吨.下图是合成氨的简要流程.

(1)下表是空气中部分气体的沸点.将空气液化加热分馏,依据下表数据判断,最先气化得到的气体是
氦气
氦气

气体名称 氨气 氧气 氦气 氖气 氩气 氪气 氚气
沸点/℃ -196 -183 -269 -264 -186 -153 -108
(2)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气.下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗.
原料 天然气 重油
相对投资费用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28×109 38×109 48×109
①依据上表信息,你认为采用
天然气
天然气
为原料最好.
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:
CH4+H2O
 催化剂 
.
高温
CO+3H2
CH4+H2O
 催化剂 
.
高温
CO+3H2

③已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ?mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ?mol-1
试写出由C于水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1

(3)下表是在某种催化剂作用下用体积比为1:3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据.
NH3含量%
压强/MPa


温度/℃
0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①依据表中数据判断,合成氨反应N2+3H22NH3的△H
(填“>”、“<”或“无法判断”)0,请简要说明理由
相同条件下,升高温度,NH3含量减小,平衡左移,逆反应吸热,正反应放热
相同条件下,升高温度,NH3含量减小,平衡左移,逆反应吸热,正反应放热

②该反应的化学平衡常数表达式为
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)

③在300℃、10MPa下,合成氨反应达到平衡时,混合气体的体积是反应开始时的
0.66
0.66
倍.
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氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)传统哈伯法合成氨工艺中,N2+3H2
催化剂
高温
 2NH3△H<0
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
.升高温度,K值
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3 )
压强(Mpa)
氨的平衡含(%)
温度(摄氏度)
0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
表中数据,
200
200
100
100
MPa时H2的转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低

③下列关于合成氨说法正确是
C
C

A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O.写出负极电极反应式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
,你认为电解质溶液应显
性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),其原因是
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
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