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(2009?齐齐哈尔一模)等物质的量的主族金属A、B、C分别与足量的稀盐酸反应,所得氢气的体积依次为V
A
、V
B
、V
C
,已知V
B
=2V
C
,且V
A
=V
B
+V
C
,则在C的生成物中,该金属元素的化合价为( )
A.+1
B.+2
C.+3
D.+4
如图1所示是工业生产硝酸的流程:
合成塔中内置铁触媒,氧化炉中内置Pt-Rh合金网.请回答下列问题:
(1)1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨.2007年化学家格哈德?埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意如图2所示.
、
、
分别表示N
2
、H
2
、NH
3
.图⑤表示生成的NH
3
离开催化剂表面,图②和图③的含义分别是
图②表示N
2
、H
2
被吸附在催化剂表面,图③表示在催化剂表面,N
2
、H
2
中化学键断裂
图②表示N
2
、H
2
被吸附在催化剂表面,图③表示在催化剂表面,N
2
、H
2
中化学键断裂
.
(2)合成氨反应的化学方程式为N
2
(g)+3H
2
(g)?2NH
3
(g),写出该反应的化学平衡常数表达式K=
K=
c2(NH3)
c(N2).c3(H2)
;
K=
c2(NH3)
c(N2).c3(H2)
;
.在一定温度和压强下,将H
2
和N
2
按3:1(体积之比)混合后进入合成塔,反应达到平衡时,平衡混合气中NH
3
的体积分数为15%,此时H
2
的转化率为
26%
26%
.
(3)已知:4NH
3
(g)+3O
2
(g)=2N
2
(g)+6H
2
O(g)△H=-1 266.8kJ/mol
N
2
(g)+O
2
(g)=2NO(g)△H=+1 80.5kJ/mol,氨催化氧化的热化学方程式为
4NH
3
(g)+5O
2
(g)=4NO(g)+6H
2
O(g)△H=-905.8kJ/mol
4NH
3
(g)+5O
2
(g)=4NO(g)+6H
2
O(g)△H=-905.8kJ/mol
.
(4)吸收塔中通入空气的目的是
使NO循环利用,全部转化成硝酸
使NO循环利用,全部转化成硝酸
.
索尔维制碱法距今已有140多年的历史,为当时世界各国所采用,后被中国的侯氏制碱法取代.索尔维法的生产流程如下所示:
索尔维法能实现连续生产,但食盐的利用率只有70%,且副产品CaCl
2
没有合适的用途,会污染环境.
1940年我国化学家侯德榜先生经过多次试验,弥补了索尔维法的技术缺陷,加以改进,食盐利用率高达96%,得到了纯碱和氯化铵两种产品,被称为“侯氏制碱法”.此方法的基本原理如下:
①向30~50℃的饱和食盐水中,先通入氨气至饱和,再通入CO
2
,从而得到碳酸氢钠沉淀.
②过滤,将滤渣加热而得产品.
③向滤液中加入细食盐末,调节温度为10~15℃,使NH
4
Cl沉淀,过滤,滤渣为NH
4
Cl产品,滤液为饱和食盐水.
请回答下列问题:
(1)写出向含氨气的饱和NaCl溶液中通入CO
2
时发生反应的两个化学方程式:
CO
2
+NH
3
+H
2
O=NH
4
HCO
3
、NH
4
HCO
3
+NaCl=NaHCO
3
↓+NH
4
Cl
CO
2
+NH
3
+H
2
O=NH
4
HCO
3
、NH
4
HCO
3
+NaCl=NaHCO
3
↓+NH
4
Cl
.
(2)不能向饱和NaCl溶液中通入CO
2
制NaHCO
3
的原因是
H
2
CO
3
酸性比盐酸弱,CO
2
与NaCl不反应
H
2
CO
3
酸性比盐酸弱,CO
2
与NaCl不反应
;也不能采用先向饱和NaCl溶液中通入CO
2
,再通入NH
3
的方法制NaHC0
3
的原因是
CO
2
在NaCl溶液中溶解度较小,生成NaHCO
3
太少不会结晶析出
CO
2
在NaCl溶液中溶解度较小,生成NaHCO
3
太少不会结晶析出
.
(3)写出在索尔维法生产过程中,生成CaCl
2
的化学反应方程式为
2NH
4
Cl+Ca(OH)
2
=CaCl
2
+2NH
3
↑+2H
2
O
2NH
4
Cl+Ca(OH)
2
=CaCl
2
+2NH
3
↑+2H
2
O
.
(4)在侯氏制碱法中,
二氧化碳和饱和食盐水
二氧化碳和饱和食盐水
(填物质名称)可以循环利用.
(5)侯氏制碱法与索尔维法相比,其优点是
使NH
4
Cl析出,可做氮肥;减少无用的CaCl
2
生成,原料NaCl充分利用
使NH
4
Cl析出,可做氮肥;减少无用的CaCl
2
生成,原料NaCl充分利用
(任写一条即可).
脱硫技术能有效控制SO
2
对空气的污染.
(1)向煤中加入石灰石可减少燃烧产物中SO
2
的含量,该反应的化学方程式是
2SO
2
+O
2
+2CaCO
3
=2CaSO
4
+2CO
2
2SO
2
+O
2
+2CaCO
3
=2CaSO
4
+2CO
2
.
(2)海水呈弱碱性,主要含有Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
、Cl
-
、SO
4
2-
、Br
-
、HCO
3
-
等离子.含SO
2
的烟气可利用海水脱硫,其工艺流程如下图所示:
①向曝气池中通入空气的目的是
将H
2
SO
3
、HSO
3
-
等氧化为SO
4
2-
将H
2
SO
3
、HSO
3
-
等氧化为SO
4
2-
.
②通入空气后曝气池中海水与天然海水相比,浓度有明显不同的离子是
bd
bd
.
a.Cl
-
b.SO
4
2-
c.Br
-
d.HCO
3
-
(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO
2
,将所得的Na
2
SO
3
溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H
2
SO
4
,其原理如下图所示.(电极材料为石墨)
①图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)
负
负
极,C口流出的物质是
硫酸
硫酸
.
②SO
3
2-
放电的电极反应式为
SO
3
2-
-2e
-
+H
2
O=SO
4
2-
+2H
+
SO
3
2-
-2e
-
+H
2
O=SO
4
2-
+2H
+
.
③电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因
H
2
O?H
+
+OH
-
,在阴极H
+
放电生成H
2
,c(H
+
)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强
H
2
O?H
+
+OH
-
,在阴极H
+
放电生成H
2
,c(H
+
)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强
.
氨在国民经济中占有重要地位.
(1)合成氨工业中,合成塔中每生成2mol NH
3
,放出92.2kJ热量.
①工业合成氨的热化学方程式是
N
2
(g)+3H
2
(g)=2NH
3
(g)△H=-92.2kJ/mol
N
2
(g)+3H
2
(g)=2NH
3
(g)△H=-92.2kJ/mol
.
②若起始时向容器内放入2mol N
2
和6mol H
2
,达平衡后放出的热量为Q,则Q
<
<
(填“>”、“<”或“=”)184.4kJ.
③已知:(如图1所示)
1mol N-H键断裂吸收的能量约等于
391
391
kJ.
(2)工业生产尿素的原理是以NH
3
和CO
2
为原料合成尿素[CO(NH
2
)
2
],反应的化学方程式为2NH
3
(g)+CO
2
(g)?CO(NH
2
)
2
(l)+H
2
0(l),该反应的平衡常数和温度的关系如表所示:
T/℃
165
175
185
195
K
111.9
74.1
50.6
34.8
①△H
<
<
(填“>”、“<”或“=”)0.
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH
3
和CO
2
的物质的量之比(氨碳比)
n(N
H
3
)
n(C
O
2
)
=x
,碳比(x)与CO
2
平衡转化率(α)的关系如图2所示.α 随着x增大而增大的原因是
c(NH
3
)增大,平衡正向移动
c(NH
3
)增大,平衡正向移动
.
③图2中的B点处,NH
3
的平衡转化率为
32%
32%
.
工业接触法制硫酸的流程如图所示:
(1)写出沸腾炉中发生反应的化学方程式:
4FeS
2
+11O
2
高温
.
2Fe
2
O
3
+8SO
2
4FeS
2
+11O
2
高温
.
2Fe
2
O
3
+8SO
2
.
(2)从沸腾炉出来的气体经净化干燥处理后进入接触室,其气体体积组成:SO
2
7%,O
2
11%,N
2
82%.从接触室出来的气体中SO
3
的体积分数为7%,则SO
2
的转化率为
96.6%
96.6%
.
(3)接触室采用常压而不采用高压的原因是
常压时SO
2
的转化率已经很高,采用高压对SO
2
的转化率提高不多,却会大大增加设备成本
常压时SO
2
的转化率已经很高,采用高压对SO
2
的转化率提高不多,却会大大增加设备成本
.
(4)在吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO
3
,而不是用水吸收SO
3
的原因是
SO
3
与水反应放出大量的热,容易形成酸雾,不利于SO
3
吸收
SO
3
与水反应放出大量的热,容易形成酸雾,不利于SO
3
吸收
.
每100g SO
3
与H
2
O完全反应放出热量162.9kJ,该反应的热化学方程式为
SO
3
(g)+H
2
O(l)=H
2
SO
4
(l)△H=-130.3KJ/mol
SO
3
(g)+H
2
O(l)=H
2
SO
4
(l)△H=-130.3KJ/mol
.
(5)某硫酸厂每天用含FeS
2
60%的黄铁矿500t生产硫酸,如果在沸腾炉内损失5%的硫,SO
2
的转化率为90%.每天能生产98%的硫酸
427.5
427.5
t.
氮化硅是一种高温陶瓷材料,它熔点高、硬度大、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300℃下反应制得.
(1)根据性质,推测氮化硅的用途是
①③④
①③④
(填序号).
①制汽轮机叶片 ②制有色玻璃 ③制永久性模具 ④制柴油机
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应,试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学反应方程式:
Si
3
N
4
+16HF=4NH
4
F+3SiF
4
Si
3
N
4
+16HF=4NH
4
F+3SiF
4
.
(3)四氯化硅和氮气在氢气的气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为
3SiCl
4
+2N
2
+6H
2
△
.
Si
3
N
4
+12HCl
3SiCl
4
+2N
2
+6H
2
△
.
Si
3
N
4
+12HCl
.
工业上用“三氯氢硅还原法”,提纯粗硅的工艺流程如图所示:
(1)三氯氢硅的制备原理:Si(s)+3HCl(g)?SiHCl
3
(g)+H
2
(g)△H=-210kJ/mol
工业上为了加快SiHCl的生成速率而又不降低硅的转化率,可以采用的方法是
升高温度或增大氢气与SiHCl
3
的物质的量之比或增大氢气浓度;
升高温度或增大氢气与SiHCl
3
的物质的量之比或增大氢气浓度;
.
(2)除上述反应外,还伴随着副反应:Si(s)+4HCl(g)?SiCl
4
(g)+2H
2
(g)△H=-241kJ/mol.已知:SiHCl、SiCl
4
常温下均为液体.
①工业上分离SiHCl、SiCl
4
的操作方法为
蒸馏
蒸馏
.
②反应SiHCl
3
(g)+HCl(g)?SiCl
4
(g)+H
2
(g)的△H=
-31
-31
kJ/mol.
(3)该生产工艺中可以循环使用的物质是
氯化氢、氢气
氯化氢、氢气
(填物质名称).
未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机,这类材料中被研究得较多的是化合物G.
(1)化合物G的相对分子质量为140,G中硅元素的质量分数为60%,另有元素Y.G可以由化合物E(含两种元素)与NH
3
反应而生成,同时产生HCl.请推断:①化合物G的化学式为
Si
3
N
4
Si
3
N
4
,②由1mol NH
3
和0.75mol E恰好完全反应,化合物E的分子式为
SiCl
4
SiCl
4
.
(2)粉末状G能够与空气中的氧气和水反应,所得的产物中都有一种酸性氧化物,它是工业上生产玻璃、水泥、陶瓷的主要原料.与氧气反应所得的产物还有一种单质;与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物.请写出化合物G与水反应的化学方程式:
Si
3
N
4
+6H
2
O=3SiO
2
+4NH
3
Si
3
N
4
+6H
2
O=3SiO
2
+4NH
3
.
(3)为了使化合物G能成为新一代汽车发动机材料,现采用常压下在G中添加氧化铝,经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料,它的商品名叫“赛伦”,化学通式可表达为Si
6-x
Al
x
O
x
N
8-x
.在接近1700℃时x的极限值约为4.0,在1400℃时x为2.0,以保持整个化合物呈电中性.则赛伦中各元素的化合价为Si
+4
+4
、Al
+3
+3
、O
-2
-2
、N
-3
-3
.
海水中含有丰富的化学元素,下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl
2
形式存在)和Br
2
(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图(如图1):
请回答下列问题:
(1)向Mg(OH)
2
中加入盐酸后,要获得MgCl
2
?6H
2
O晶体,需要进行的实验操作依次为
DEC
DEC
(填序号).
A.蒸馏 B.灼烧 C.过滤
D.蒸发 E.冷却结晶
(2)目前工业上主要采用隔膜法电解饱和食盐水,下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是
D
D
(填序号).
A.隔膜的作用,防止氯气和氢氧化钠、氯气和氢气接触而发生反应
B.电解之前应除去Ca、Mg,以防止电解时生成Ca(OH)
2
、Mg(OH)
2
,从而堵塞隔膜
C.阴极产物为氢氧化钠和氢气
D.电解槽的阳极用金属铁网制成
(3)母液中常含有MgCl
2
、NaCl、MgSO
4
、KCl等(其溶解度曲线如图2所示),可进一步加工制得一些重要的产品.若将母液加热升温到60℃以上,随着水分的蒸发,会逐渐析出晶体,此晶体的主要成分是
NaCl和MgSO
4
NaCl和MgSO
4
;过滤上述晶体后,将滤液降温到30℃以下,又逐渐析出晶体,用一定量的冷水洗涤该晶体,最后可得到比较纯净的
KCl
KCl
晶体.
0
16836
16844
16850
16854
16860
16862
16866
16872
16874
16880
16886
16890
16892
16896
16902
16904
16910
16914
16916
16920
16922
16926
16928
16930
16931
16932
16934
16935
16936
16938
16940
16944
16946
16950
16952
16956
16962
16964
16970
16974
16976
16980
16986
16992
16994
17000
17004
17006
17012
17016
17022
17030
203614
关 闭
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