(16分)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)一定条件下,在一个密闭容器中充入气体:N2 2mol、H2 6mol,达平衡后N2的转化率为50%,同时放热92.3KJ。该反应的热化学方程式为:______________________________。

(2)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2+3H22NH3

①该反应的平衡常数K的表达式为:K=______________。升高温度,K值______(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)。分析表中数据,                   (填温度和压强)。时H2转化率最高,实际工业生产中不选用该条件的主要原因是              

③下列关于合成氨说法正确是              (填字母)

A.使用催化剂可以提高氮气的转化率

B.寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向

C.由于ΔH<0、ΔS>0,故合成氨反应一定能自发进行

(3)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。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,你认为电解质溶液应显       性(填“酸性”、“中性"、“碱性”),写出负极电极反应式                   

(4)工业上净化处理铬污染方法之一是:将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)。

已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol/L,则溶液中c(Cr3+)为       mol/L。

 

一定条件下铁可以和CO2发生反应:

  Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g);△H>0

(1)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示,求8分钟内CO的平均反应速率v(CO)=              

(2)下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是         (填序号)。

A.升高温度     B.增大压强     C.充入一定量氮气    D.再加入一些铁粉

(3)反应达到平衡后,若保持容器体积不变时,再通入一定量的CO2,则CO2的转化率将              (填“增大”、“减小”、“不变”),该反应的平衡常数K=             ,温度升高,K          (填“增大”、“减小”、“不变”)。

(4)铁的重要化合物在生产生活中应用十分广泛。高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型饮用水消毒剂。高铁酸钠生产方法之一是:强碱性溶液中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和另一种常见化合物,该反应的离子方程式为                                                            

(5)已知:2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)△H=-566 kJ/mol;2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=-483.6 kJ/mol。写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式              

(6)已知Ksp(Fe(OH)3)= 8´10-38,某溶液中含有Fe3的浓度是0.05mol×L-1。如果要使Fe(OH)3沉淀完全pH至少为          (溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L时,沉淀完全,lg2=0.3)

 

(9分)某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:

阴离子膜法电解装置如下图所示:

(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式:                                     

(2)已知Ksp (Fe(OH)3) = 4 ´10–38,假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1 mol·L–1,则开始生成Fe(OH)3 沉淀的pH是_________,沉淀完全的pH是_________。(可能用到的数据:lg= -0.1  lg=0.2)

(3)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:

离子

Fe3+

A13+

Fe2+

Mn2+

Mg2+

开始沉淀的pH

1.2

3.7

7.0

7.8

9.3

沉淀完全的pH

3.7

4.7

9.6

9.8

10.8

 

加氨水调节溶液的pH等于6,则“滤渣(待处理)”的成分是            (写化学式),滤液中含有的阳离子有H+           (写符号)。

(4)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣A中也无MnO2,请用离子方程式解释原因:                                                                              

(5)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的      极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为                                     

(6)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式:                                             

 

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