摘要:2.0<x<3.01.5<x<2.0

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(2012?开封一模)[选修2-化学与技术]合成氨的流程示意图如下:

回答下列问题:
(1)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,其中发生的化学反应方程式为
N2+3H2
催化剂
高温高压
2NH3
N2+3H2
催化剂
高温高压
2NH3
,设备A的名称是
合成塔
合成塔
;
(2)设备B中m和n是两个通水口,入水口是
n
n
(填“m”或“n”).不宜从相反方向通水的原因是
高温气体从冷却塔的上端进入,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好
高温气体从冷却塔的上端进入,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好
;
(3)工业合成氨的原料是氮气和氢气.氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是
液化
液化
,
分馏
分馏
;
(4)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气.下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗.
原料 天然气 重油 煤
相对投资费用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28109 38109 48109
①依据上表信息,你认为采用
天然气
天然气
为原料最好;
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:
CH4+H2O
   高温   
.
催化剂
CO+3H2
CH4+H2O
   高温   
.
催化剂
CO+3H2
;
③已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ/mol;
2CO2(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-566kJ/mol;
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol;
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
C(S)+H2O(g)
 高温 
.
 
CO(g)+H2(g) △H=+131KJ/mol
C(S)+H2O(g)
 高温 
.
 
CO(g)+H2(g) △H=+131KJ/mol
;
(5)在合成氨生产中,将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来.运用化学平衡的知识分析这样做的理由:
移走氨气,减小生成物浓度,平衡右移,有利于氨合成
移走氨气,减小生成物浓度,平衡右移,有利于氨合成
.
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美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图1:
(1)此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)
;反应的平衡常数随温度的变化如表一,
温度/℃ 400 500 830 1000
平衡常数K 10 9 1 0.6
从上表可以推断:此反应是
放
放
 (填“吸”、“放”)热反应.在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与HzO均为1mol,则达到平衡后CO的转化率为
50%
50%
.
(2)此流程的第Ⅱ步反应CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有
B
B
(填实验编号);
实验编号 n(CO) n(H2O) n(H2) n(CO2)
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 0.5 2 1 1
(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第Ⅱ步反应达到平衡的标志是
④⑤⑥
④⑤⑥

①体系的压强不再发生变化     ②混合气体的密度不变    ③混合气体的平均相对分子质量不变   ④各组分的物质的量浓度不再改变    ⑤体系的温度不再发生变化     ⑥v正(CO2)=v逆(H2O)
(4)图2表示该反应此流程的第Ⅱ步反应在时刻t1达到平衡、在时刻t2分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t2发生改变的条件是
降低温度或增加水蒸汽的量或减少氢气的量
降低温度或增加水蒸汽的量或减少氢气的量
.(写出两种)
(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成1mol氢气的热量数值为33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1.
则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
.
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(1)下表是一些短周期元素的气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJ?mol-1):
锂 X Y
失去第一个电子 519 520 580
失去第二个电子 7296 4570 1820
失去第三个电子 11799 6920 2750
失去第四个电子 9550 11600
通过表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量
Li原子失去一个电子后,Li+已经形成了稳定结构,此时再失去电子很困难
Li原子失去一个电子后,Li+已经形成了稳定结构,此时再失去电子很困难

X在周期表中位置:第
三
三
期,
ⅡA
ⅡA
族,Y的最高正价为
+3
+3
.
(2)1932年美国化学家鲍林(L.Pauling)首先提出了电负性的概念.电负性(用X表示)也是元素的一种重要性质,下表给出的是原子序数小于20的16种元素的电负性数值:
元素 H Li Be B C N O F
电负性 2.1 1.0 1.5] 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
元素 Na Mg Al Si P S Cl K
电负性 0.9 1.2 1.5 1.7 2.1 2.3 3.0 0.8
请仔细分析,回答下列有关问题:
①上表中电负性最小的元素是
K
K
(填元素符号),估计钙元素的电负性的取值范围:
0.8
0.8
<X<
1.2
1.2
.
②经验规律告诉我们:当形成化学键的两原子相应元素的电负性差值大于1.7时,所形成的一般为离子键;当小于1.7时,一般为共价键.试推断AlBr3中形成的化学键的类型为
共价键
共价键
,其理由是
AlCl3中Cl和Al的电负性差值为1.5,而Br的电负性小于Cl,所以AlBr3中两元素的电负性差值小于1.5
AlCl3中Cl和Al的电负性差值为1.5,而Br的电负性小于Cl,所以AlBr3中两元素的电负性差值小于1.5
.
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