(15分)
我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某
些转化步骤及生成物未列出):![]()
请填写下列空白:
(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃,p k Pa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量。该反应的热化学方程式是: ______。
(2)上述流程中,工业上分离H2、CO2合理的方法是___________。
| A.混合气先通入氢氧化钠溶液,再在溶液中加盐酸 |
| B.混合气加压冷却,使CO2液化 |
| C.混合气用氨水洗涤 |
| D.混合气先通入到石灰浆,然后高温煅烧固体, |
(4)合理地利用资源不仅可以提高经济效益,而且也是对社会、对全人类负责的表现,请用线段和箭头画出图中的两处合理利用资源情况。
利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H= +180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);△H= -92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ;△H= -483.6kJ/mol
氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气反应的热化学方程式为 。
(2)在容积固定的密闭容器中发生上述氨气的催化氧化反应,容器内部分物质的物质的量浓度如下表:
| 时间/浓度 | c(NH3)(mol/L) | C(O2)(mol/L) | C(NO)(mol/L) |
| 起始 | 0.8 | 1.6 | 0 |
| 第2min | 0.6 | a | 0.2 |
| 第4min | 0.3 | 0.975 | 0.5 |
| 第6min | 0.3 | 0.975 | 0.5 |
| 第8min | 0.54 | 0.9 | 0.56 |
②反应在第2min到第4min时O2的平均反应速率为 ;
③反应在第2min改变了反应条件,改变的条件可能是 或
④若反应在第6min后仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是
。
(14分)近年来,随着我国经济的快速发展,对电力的需求越来越高,这也促进了我国电力工业高速发展,但我国电力结构中,火电比重非常大,占发电装机总容量的75%以上,且火电比重还在逐年上升。火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);ΔH1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);ΔH2=-1160kJ·mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为: 。
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:![]()
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g);ΔH3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如右图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH3 0(填“>”、“<”或“=”)。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是 (填字母代号)。![]()
| A.第10min后,向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5mol·L-1 |
| B.0~10min内,氢气的平均反应速率为0.075mol/(L·min) |
| C.达到平衡时,氢气的转化率为0.75 |
| D.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小 |
(3)脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1,则该反应的化学方程式为: 。
(4)硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH<7,其中原因可用一个离子方程式表示为: ;在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则溶液中:c(Na+)+c(H+) c(NO)+c(OH-)(填写“>”“=”或“<”)。
右图为工业制备硝酸的设备示意图,其生产过程中发生的反应主要有:![]()
①4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g) +6H2O(l) △H<0
②2NO(g)+O2 (g)
2NO2(g) △H<0
③3NO2(g)+H2O(l)
2HNO3(l) +NO(g) △H<0
⑴能使吸收塔内反应速率增大,且能提高HNO3产率的措施是 ▲ 。
| A.适当升高温度 |
| B.适当增大吸收塔内的压强 |
| C.增大空气中O2的浓度 |
| D.吸收塔内填充瓷环,增大气液接触面 |
⑶某工厂每套设备每小时可生产20 t 63%的硝酸(密度为1.4 g/c
回答下列问题:
①该工厂设备所生产硝酸的物质的量浓度是 ▲ 。
②每小时从吸收塔淋下的水的质量应是多少吨?(写出计算过程)