研究化肥的合成、废水的处理等有现实的重要意义。

Ⅰ.尿素是一种非常重要的高氮化肥,工业上合成尿素的反应如下:

2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2 (l)  △H=-103.7 kJ·mol1

试回答下列问题:

(1)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.寻找更高效的催化剂

(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:

第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l)   △H1

第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)           △H2

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Ⅰ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的物质的量如图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=   

③ 第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示,则△H2    0

(填“>”“<”或“=”)

Ⅱ.以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。

难溶物

Ksp

Ca3(AsO4)2

6.8×1019

AlAsO4

1.6×1016

FeAsO4

5.7×1021

  污染物

H2SO4

As

浓度

28.42 g/L

1.6 g·L1

排放标准

pH 6~9

0.5 mg·L1

表1.几种砷酸盐的Ksp       表2.工厂污染物排放浓度及允许排放标准

    回答以下问题:

(3)若混合溶液中Al3、Fe3的浓度均为1.0×104mol·L1

c(AsO43)最大是         mol·L1

(4)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式                     

(5)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。

① 将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为        

② Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为               


 某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究:

【实验】制作银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解。

⑴下列有关制备银镜过程的说法正确的是     

a. 边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%的氨水,至最初的沉淀恰好溶解为止

b.将几滴银氨溶液滴入2ml乙醛中

c.制备银镜时,用酒精灯的外焰给试管底部加热

d.银氨溶液具有较弱的氧化性

e.在银氨溶液配置过程中,溶液的pH增大

【提出假设】

假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。

假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO能氧化Ag。

【设计实验方案,验证假设】

(2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2+,验证了假设1的成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式:         

(3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表中内容(提示:NO在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)。

实验步骤(不要求写具体操作过程)

预期现象和结论

若银镜消失,假设②成立。

若银镜不消失,假设②不成立。

【思考与交流】

⑷甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2成立,则丙同学由此得出结论:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO都氧化了Ag。

你是否同意丙同学的结论,并简述理由:________________________________。

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