氨气是化学工业上应用非常广泛的物质。下面仅是它在两方面的重要用途。
“侯氏制碱法”的发明为振兴中国化工工业做出了重要贡献。制碱法的第一步反应是向饱和氨化盐水中通入二氧化碳,该反应可表示为:NaCl + CO2 + NH3 + H2O → NaHCO3↓+ NH4Cl
现在45℃时,取117g食盐配制成饱和溶液,向其中通入适量氨气后,再向其中通入二氧化碳,使反应进行完全。试计算并回答下列问题(计算结果取三位有效数字)(有关物质的溶解度数据如表,单位:g/100g水)。
| | NaCl | NaHCO3 | NH4Cl |
| 10℃ | 35.8 | 8.15 | 33.0 |
| 45℃ | 37.0 | 14.0 | 50.0 |
(1)117g食盐理论上可以制取纯碱 g;
(2)45℃反应完毕后,有晶体析出;溶液中剩余水 g,析出晶体的质量 g。
(3)过滤除去析出的晶体后再降温至10℃,又有晶体析出,计算所析出晶体的质量共 克
工业制硝酸也是氨气重要用途之一,反应如下:
4NH3+5O2→4NO+6H2O 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO
将a mol的NH3与b mol的O2混合后,充入一密闭容器,在Pt存在下升温至700℃,充分反应后,冷却至室温。
| b∕a的取值范围 | 溶质 | 溶质物质的量 |
| | | |
| —— | —— | |
| | | |
| | | |
碳及其化合物有广泛的用途。
(1)在电化学中,常用碳作电极:
①在酸性锌锰干电池中,碳棒作 极。
②若用碳棒和铁棒做电极电解饱和食盐水生产烧碱时,碳棒作 极,反应的离子方程式 。
(2)将水蒸气通过红热的碳可产生水煤气:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol,达到平衡后,体积不变时,能提高H2O的平衡转化率的措施是 。
| A.升高温度 | B.增加碳的用量 |
| C.加入催化剂 | D.用CO吸收剂除去CO |
| 温度/℃ | 起始浓度mol/L | 平衡浓度mol/L | |
| CO(g) | H2O(g) | H2(g) | |
| 900 | 2.0 | 0.8 | 0.4 |
通过计算,该反应的平衡常数为: 。
(4)工业上把水煤气中的混合气体处理后,获得较纯的H2用于合成氨:
N2(g)+3H2(g)一定条件下2NH3(g) △H= —92.4kJ/mol某同学在不同实验条件下模拟化工生产进行实验,N2浓度随时间变化如图:
①与实验I比较,实验II改变的条件为: 。
②实验III比实验I的温度要高,其它条件相同,请在下图画出实验I和实验III中NH3浓度随时间变化的示意图。
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
____C+____K2Cr2O7 + =___CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2(SO4)3+ ____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
其中氧化剂是________________,氧化产物是_________________
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+ 2H2(g)
CH3OH(g)△H1=-116 kJ·mol-1
①已知:
△H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为 ;
②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃
270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。![]()
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是 。
ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数K= 。
③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol?L-1)变化如下表所示:
| | 0min | 5min | 10min |
| CO | 0.1 | | 0.05 |
| H2 | 0.2 | | 0.2 |
| CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是 ; 且该条件所改变的量是 。
在500mL 0.2 mol·L-1的稀硝酸中加入1.92g铜片,让其充分反应。试求:
(1)产生的气体在标准状况下所占的体积为多少?
(2)反应后溶液中H+的物质的量浓度是多少?(溶液体积变化忽略不计)
硝酸是一种重要的工业原料,工业制硝酸的关键是氨的催化氧化,与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物的处理与应用也是科学研究的热点。
I.图10、图11分别是实验室模拟合成氨及氨催化氧化的装置![]()
(1)氮气和氢气通过图10装置,该装置中浓硫酸的作用是控制气体流速和 。
(2)用图11装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将已经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,铂丝保持红热的原因是 ,写出该装置中氨氧化的化学方程式 。反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH-、 离子、 离子。
II.下列有关硝酸事实的解释合理的是
| A.浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶中,说明浓硝酸不稳定 |
| B.足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化亚铁离子 |
| C.不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性 |
| D.不用锌与稀硝酸反应制取氢气,说明稀硝酸能将锌钝化 |
(1)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx 。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应
NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2 ①
2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + NaNO3 + CO2 ②
用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生5.6L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加10g,则NOx中的x值为 。
(2)尿素也可用于吸收处理NOx,其反应原理为:
NO+NO2+H2O=2HNO2
2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。
当混合气体中NO、NO2按上述反应中系数比时吸收效果最佳。若混合气体中V(NO)∶V(NO2)=3∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)= (空气中氧气的体积含量约为20%)。