题目内容

13．利用所学化学知识解答问题：
（1）合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义．工业合成氨生产示意图如图甲所示．
①X的化学式为NH3．
②图甲中条件选定的主要原因是（选填字母序号，下同）bc．
a．温度、压强对化学平衡的影响
b．铁触媒在该温度时活性大
c．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
③改变反应条件，会使平衡发生移动．图乙表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势．当横坐标为压强时，变化趋势正确的是c，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是a
（2）已知液态NH3与H2O相似，也可以发生微弱的电离，电离出含有相同电子数的微粒，则液态NH3的电离方程式为：2NH3?NH4++NH2-．

分析 （1）①根据合成氨工业有下列流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离解答；
②该反应为可逆反应，根据化学平衡移动原理进行解答；
③合成氨反应是一个体积减小反应，可以得出随着压强的增大，平衡向氨气增大的方向移动，结合图象可以知道c符合要求．又因为合成氨反应是一个放热反应，可以得出随着温度的升高，平衡向氨气减少的方向移动，结合图象可以知道a符合要求；
（2）已知液态NH3与H2O相似，也可以发生微弱的电离，电离出含有相同电子数的微粒为NH4+、NH2-，据此书写电离方程式．

解答 解：①合成氨工业有下列流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，从图1生产流程知，原料气氮气和氢气，经过氨的合成、氨的分离，所以X为氨气，Y为氮气和氢气的混合气，再循环利用，故答案为：NH3；
②a．升高温度，能使反应速率加快，但该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于氨的合成；增大压强，能使反应速率加快，反应也向正反应方向移动，但过高的压强，反应成本高，故a错误；
b．实际生产中采用400～500℃的高温，催化剂的催化活性最高，可以增加反应速率，缩短达到平衡的时间；故b正确；
c．合成氨工业的原理是：N2+3H2$?_{500℃、铁触煤}^{20-50MPa}$2NH3△H＜0，从化学平衡的角度看，温度越低，压强越大，越有利于合成氨，工业生产以经济利益最大化为目的，所以工业生产受动力、材料、设备等条件的限制，目前的生产条件为：催化剂-铁触媒，温度-400～500℃，压强-30～50MPa，故c正确；
故答案为：bc；
③合成氨工业的原理是：N2+3H2$?_{500℃、铁触煤}^{20-50MPa}$2NH3△H＜0，因△H＜0，从化学平衡的角度看，正反应为放热反应，温度越低，越有利于合成氨，增加温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的百分含量减少；正反应为体积缩小的反应，所以压强越大，越有利于合成氨，增大压强时平衡向右进行，氨气的百分含量增大，结合图象可以知道c符合要求．又因为合成氨反应是一个放热反应，可以得出随着温度的升高，平衡向氨气减少的方向移动，结合图象可以知道a符合要求；答案为：c；a；
（2）已知液态NH3与H2O相似，也可以发生微弱的电离，电离出含有相同电子数的微粒为NH4+、NH2-，则NH3的电离方程式为：2NH3?NH4++NH2-．
故答案为：2NH3?NH4++NH2-．

点评 本题主要考查了合成氨工业，题目综合性强，难度较大，掌握合成氨工业的流程，掌握化学反应速率、化学平衡的移动以及热化学部分的知识，是解答本题的关键．

练习册系列答案
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3．下图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置．

（1）①中反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．其中铜发生了氧化（填“氧化”或“还原”）反应，判断依据为Cu元素化合价升高．
（2）浓硫酸在此反应中体现了酸性和氧化性．
（3）②中饱和NaHSO3溶液的作用是除去①中挥发出的硫酸．加热一段时间后，③中溶液依然澄清，④中溶液褪色．想要立即终止铜与硫酸的反应，最恰当的方法是a．
a．上移铜丝，使其脱离硫酸     b．撤去酒精灯    c．拔去橡胶塞倒出硫酸
（4）反应停止后，待装置冷却，向③中溶液加入NaOH溶液，观察到的现象是生成白色沉淀．
（5）④中棉花团的作用是吸收二氧化硫．
（6）若将浓硫酸与铜反应后产生的气体通入图二的装置中则反应后，装置B中发生的现象是氯水褪色，反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O═2HCl+H2SO4；装置C中的现象是高锰酸钾褪色，表现了SO2的还原性；装置D中现象是生成浅黄色沉淀，表现了SO2的氧化性．
4．已知：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0．其它条件不变的情况下，下列有关该反应的说法中正确的是（　　）
A．升高温度可以提高CO的转化率
B．加入催化剂能提高CO的转化率
C．缩小反应器容积可以使平衡正向移动
D．再充入适量H2，该反应平衡常数的数值会增大
1．取20.00mL 0.50mol•L-1NaOH溶液，恰好将未知浓度的H2SO4溶液20.00mL滴定至终点，下列说法正确的是（　　）
A．该实验不需要指示剂
B．用量筒量取上述硫酸的体积
C．H2SO4的浓度为1.00 mol•L-1
D．参加反应的H+和OH-的物质的量相等
8．某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸甲酯，已知有关物质的沸点如下表：
物质甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯
沸点/℃64.7249199.6
（1）甲和乙两位同学分别设计了如下图所示的两套实验室合成苯甲酸甲酯的装置（夹持仪器和加热仪器均已略去）．根据有机物的沸点，最好采用甲（填“甲”或“乙”）装置．理由是甲中有冷凝回流装置．
（2）实验中浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂．
（3）反应物CH3OH应过量，理由是反应物CH3OH过量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率．
（4）苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等，现拟用下列流程图进行精制，请在流程图中方括号内填入操作方法的名称．
18．在2L的密闭容器中，充入2molSO2和2molO2，在一定条件下发生反应：2SO2+O2?2SO3，当反应进行了10s时，测得SO3的物质的量为0.8mol，求：
（1）10s内SO2、O2的化学反应速率；
（2）SO2的转化率．
5．已知反应：
①101kPa时，2C（s）+O2（g）═2CO（g）；△H=-221kJ/mol
②稀溶液中，H+（aq）+OHˉ（aq）═H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol．
下列结论正确的是（　　）
A．碳的燃烧热小于110.5 kJ/mol
B．①的反应热为221 kJ/mol
C．浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJ/mol
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量小于57.3 kJ
2．下列热化学方程式正确的是（△H的绝对值均正确）（　　）
A．C2H5OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H=-1367.0 kJ•mol-1（燃烧热）
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H=+57.3 kJ•mol-1（中和热）
C．S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-269.8 kJ•mol-1（反应热）
D．2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=571.6kJ•mol-1（反应热）
3．写出下列反应的离子方程式
（1）氧化铜和稀硫酸反应：CuO+2H+═Cu2++H2O；
（2）碳酸氢钠溶液和稀盐酸反应：HCO3-+H+═CO2↑+H2O；
（3）醋酸和氢氧化钠溶液反应：CH3COOH+OH-═CH3COO-+H2O；
（4）氢氧化铁和稀盐酸反应：Fe（OH）3+3H+═Fe3++3H2O；
（5）澄清的石灰水中通入少量二氧化碳Ca2++2OH-+CO2═CaCO3↓+H2O；
（6）硫酸氢钠溶液中逐滴滴入氢氧化钡溶液至中性2H++SO42-+Ba2++2OH-═BaSO4↓+2H2O．

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