摘要:1.试卷包括Ⅰ.Ⅱ两卷.第Ⅰ卷为选择题.第Ⅱ卷为非选择题.

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纯碱是主要的化工原料,化学家发明了其不同的工业制法,其中法国化学家尼古拉斯早在1791年发明的工业合成碳酸钠的方法,简称勒布朗制碱法.该方法包括以下两个阶段:首先从原料氯化钠与浓硫酸在高温下的反应得到中间产物硫酸钠,然后通过硫酸钠与木炭和碳酸钙的反应来得到碳酸钠.各步骤反应的化学方程式如下:
①2NaCl+H2SO4
500℃
Na2SO4+2HCl↑
②Na2SO4+2C 
1000℃
Na2S+2CO2
③Na2S+CaCO3
1000℃
Na2CO3+CaS
完成下列计算(计算过程保留3位有效数字)
(1)假设每一步反应物的量足够,反应完全,理论上每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的质量是
0.883
0.883
kg.
(2)步骤②碳单质过量时也同样可以反应获得Na2S,此时所发生的反应的化学方程式是
Na2SO4+4C=Na2S+4CO↑
Na2SO4+4C=Na2S+4CO↑
.若其它条件不变,步骤②按此反应进行,每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的质量是
0.883
0.883
kg,此时消耗碳单质的量是原步骤②反应用碳量的
2
2
倍.
(3)通过定性分析,勒布朗制碱法获得的纯碱含有杂质CaCO3和CaS,为了测定产品纯度,取10g样品与稀硝酸反应,硫元素全部转化成淡黄色固体,称量其质量为0.16g,另取10g样品与稀盐酸反应,得到气体(忽略气体在水中的溶解),折算为标况下,体积为2.162L,计算求出该产品中Na2CO3的纯度.
(4)若除氯化钠和碳单质的量外,其它反应物足量,反应充分,如果加入a mol氯化钠时,生成的Na2CO3为y g,电子转移数为z mol,讨论分析当氯化钠与碳的物质的量之比x的值不同时,用函数式表示y和z的值是多少.
x y z
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(16分)尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,工业上合成尿素的反应分为如下两步:

第1步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l)   △H1= —330.0 kJ·mol1

第2步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)          △H2=+226.3 kJ·mol1

(1)写出工业合成尿素的热化学方程式:                              

(2)下列措施中有利于提高尿素的产率的是___________。

A.采用高温       B.采用高压       C.添加高效催化剂      D.定时分离尿素

(3)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图所示:

①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第     步反应决定。

②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如上图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=    

(4)工业上合成氨常与尿素生产联合进行以提高经济效益,合成氨的热化学方程式如下:

N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)  △H = —92.4 kJ/mol

请在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)。

(5)有一工业投产前小实验:在一定温度和压强下,将6 molH2和2 molN2在2L密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中NH3的体积分数约为11.1%(即1/9),此时H2的转化率是多少?(写出计算过程,计算结果保留3位有效数字。)

 

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