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氨是一种重要的基础化工原料,可以生产硝酸等一系列化工产品。德国人哈伯在1905年发明的合成氨反应原理为:
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回答下列问题:
(1)将10mol
和30mol
装入密闭容器中,在一定条件下反应达到平衡,若有15%的
转化,则反应放出的热量是_______________kJ。
(2)工业合成氨生产中采取的措施是____________(填序号)
A. 采用较低压强
B. 采用700K左右的高温
C. 用铁触媒作催化剂
D. 将氨液化及时从混合物中分离,
循环到合成塔中,并补充![]()
(3)用下图所示装置(夹持固定装置已略去)在实验室中模拟工业制![]()
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回答下列问题:
①实验时,A装置中盛放的试剂是__________________________;
装置B中反应的化学方程式为_______________________________________;
②C装置中盛放的试剂是_______________________________________;
该物质的主要作用是_______________________________________;
D装置的作用是_______________________________________;
③若将上图所示装置中虚线部分换成下图所示装置进行实验。反应开始前,分液漏斗中盛放的药品是______________________;烧瓶中盛放的药品是_____________________。
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(Ⅰ)德国人哈伯在1905年发明的合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);已知298 K时,ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1.试回答下列问题:
(1)请根据正反应的焓变和熵变计算分析298 K下合成氨反应能自发进行(列出算式即可)___________________.其浓度熵(Qc) __________________化学平衡常数(Kc)(填“大于”“等于”或“小于”)时,反应向右进行.
(2)在实际工业合成氨生产中采取的措施是__________________ (填序号).
A.采用较低压强
B.采用800 K左右的高温
C.用铁触媒作催化剂
D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2
(3)如下图所示是实验室模拟工业法合成氨的简易装置,简述检验有氨气生成的方法
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________.
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(Ⅱ)硝酸是一种重要的化工原料,工业上通常采用氨氧化法制取.某校化学兴趣小组的同学设计了如下图所示装置利用中学实验室常见试剂制取NH3,并以空气,NH3为原料模拟工业制HNO3(三氧化二铬为催化剂,加热及夹持装置未画出):
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回答下列问题:
(1)实验时,A,C两装置均需加热,应先加热______________装置,原因是___________________;
(2)D装置中应填充的物质是______________,该物质的主要作用是______________;
(3)E装置的作用是______________,F,G装置中的物质分别是______________、______________;
(4)若保留上图中黑色粗线框内的装置但去掉通空气的导管B,将C装置中的双孔橡皮塞换成单孔橡皮塞,请你用图示的方法设计一个最简单的实验方案同样完成硝酸的制取(在如下图所示的方框中画出装置图并注明所用药品的名称).
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(1)在298K时,将10mol N2和30mol H2放入合成塔中,为何放出的热量小于924kJ?
(2)如图一在一定条件下,将1mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中,反应达到A平衡时,混合气体中氨占25%,试回答:
①N2的转化率αA为
②在状态A时,平衡常数KA=
| 0.082 |
| 0.06×0.183 |
| 0.082 |
| 0.06×0.183 |
(3)图二是实验室模拟工业法合成氨的简易装置.简述检验有氨气生成的方法
反应体系中各组分的部分性质见下表:
| 气体 | 氮气 | 氢气 | 氨 |
| 熔点(℃) | -210.01 | -252.77 | -77.74 |
| 沸点(℃) | -195.79 | -259.23 | -33.42 |
(2)工业上采取用上述(1)操作的目的:
(3)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为
(4)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义.对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),在673K,30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图2所示.下列叙述正确的是
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点 c处反应达到平衡
C.点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样
D.其他条件不变,773K下反应至t1时刻,n(H2)比图2中d点的值大.
下表是元素周期表的一部分.
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(1)表中元素⑩的氢化物的化学式为 ,此氢化物的还原性比元素⑨的氢化物的还原性 (填强或弱)
(2)某元素原子的核外电子层中L层电子数比K层电子数多3,则该元素的元素符号是 ,其单质的电子式为 .
(3)已知某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如元素③与元素⑧的氢氧化物有相似的性质。写出元素③的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式:
;
又如表中与元素⑦的性质相似的不同族元素是 (填元素符号)
(4)元素⑤的氢化物是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法,是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H= -92.4kJ/mol,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。试回答下列问题:
①合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是 (填序号)
A.采用较高压强(20Mpa~50Mpa)
B.采用500℃的高温
C.用铁触媒作催化剂
D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2
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②上图是实验室模拟工业法合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法 。
③在298K时,将10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,为何放出的热量小于924kJ?
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④1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides发明一种合成氨的新方法。在常压下,将H2与用He稀释的N2分别通入一加热到570℃的,以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶瓷(SCY)为固体电解质的电解池中转化为氨气(SCY陶瓷能传递H+),H2转化率达到78%。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式 。
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