合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1

一种工业合成氨的简式流程图如下:

(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:________________________________________________________________________。

(2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:

①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

ΔH=+206.4  kJ·mol-1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH=-41.2 kJ·mol-1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快反应速率的措施是____________。

a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2的产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO的转化率为____________。

(3)图(a)表示500 ℃、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:____________。

(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。

 

(a)         (b)

(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。


Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。

Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O

反应原理:Na2SO3(aq)+S(s)Na2S2O3(aq)

实验步骤:

①称取15 g Na2SO3加入圆底烧瓶中,再加入80 mL蒸馏水。另取5 g研细的硫粉,用3 mL乙醇润湿,加入上述溶液中。

②安装实验装置(如图所示,部分夹持装置略去),水浴加热,微沸60 min。

③趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出Na2S2O3·5H2O,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。

回答问题:

(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是__________________________。

(2)仪器a的名称是________,其作用是____________________。

(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是______________。检验是否存在该杂质的方法是____________________________。

(4)该实验一般控制在碱性环境下进行,否则产品发黄,用离子反应方程式表示其原因:________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.测定产品纯度

准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。

反应原理为2S2O+I2===S4O+2I

(5)滴定至终点时,溶液颜色的变化:____________________________________________。

(6)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为__________mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)______________。

Ⅲ.Na2S2O3的应用

(7)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO,常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为____________________________________________。


工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O,实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。

烧瓶C中发生反应如下:

Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+H2S(aq) (Ⅰ)

2H2S(aq)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(l) (Ⅱ)

S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) (Ⅲ)

(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若________________,则整个装置气密性良好。装置D的作用是__________。装置E中为________溶液。

(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为________。

(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择________。

a.蒸馏水  b.饱和Na2SO3溶液

c.饱和NaHSO3溶液  d.饱和NaHCO3溶液

实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是__________________________。已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是__________________。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有________。

a.烧杯  b.蒸发皿

c.试管  d.锥形瓶

(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作、现象和结论:________________________________________。

已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解:S2O+2H===S↓+SO2↑+H2O

供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液。

 0  146234  146242  146248  146252  146258  146260  146264  146270  146272  146278  146284  146288  146290  146294  146300  146302  146308  146312  146314  146318  146320  146324  146326  146328  146329  146330  146332  146333  146334  146336  146338  146342  146344  146348  146350  146354  146360  146362  146368  146372  146374  146378  146384  146390  146392  146398  146402  146404  146410  146414  146420  146428  203614 

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