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(15分)甲烷是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一,可用作燃料及制造氢、一氧...

(15分)甲烷是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一,可用作燃料及制造氢、一氧化碳、甲醛等物质的原料,其中用作制氢合成氨的工艺流程示意图如下:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

依据上述流程,完成下列填空:

(1)天然气脱硫时的化学方程式是_______________________________。

(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol,产生H2_____________mol,假设后面几步转化各物质均完全反应,则理论上可制备得到氨气                mol(用含n的代数式表示)

(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是___________

 A.相似相容原理         B.勒夏特列原理          C. 酸碱中和原理

(4)分析流程示意图回答,该合成氨工艺主要起始原料是          ,辅助原料有_________。

(5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是              循环,三是N2、H2循环。

 

(1)3H2S + 2Fe(OH)3 == Fe2S3 + 6H2O (2分) (2)2.7n,  2.5n  (4分)           (3)B (2分) (4) CH4、H2O、空气;  K2CO3;Fe(OH)3    (每个1分)    (5)K2CO3(aq) (2分) 【解析】(1)流程图中已给出反应物是H2S和Fe(OH)3,生成物是Fe2S3和H2O,CH4没有参与反应,所以天然气脱硫时的化学方程式为3H2S + 2Fe(OH)3 == Fe2S3 + 6H2O。 (2)根据方程式CH4+H2O CO+3H2可知,生成CO 0.9n mol,则生成氢气水0.9n mol×3=2.7nmol。二次转化时,又生成0.1nmolCO,所以共计时nmolCO,和水蒸气反应又产生nmol氢气,因此总共生成3.7nmol氢气,所以生成氨气时3.7nmol×2÷3=2.5nmol。 (3)CO2为气体,反应是体积减小的,所以加压有利于平衡右移,依据是勒夏特列原理,答案选B。 (4)根据流程示意图可知,该合成氨工艺主要起始原料是CH4、H2O、空气,而辅助原料是K2CO3、Fe(OH)3。 (5)合根据流程示意图可知,循环利用的物质除了氢氧化铁、氮气和氢气外,还有碳酸钾。
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考点分析:
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(15分)Na2O2是常见的氧化剂,某化学小组的同学欲通过以下实验确定炭粉与Na2O2反应的产物。

 [实验步骤]

I、按下图所示装置(部分仪器未画出)组装仪器,并检查装置气密性。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

II. 将0.6 g炭粉与3.9 g Na2O2均匀混合,装入试管,在靠近试管口处放置一张湿润的

氯化钯试纸(湿润氯化钯试纸遇CO变黑,可用于检验是否有CO生成)。

III. 用酒精灯微微加热试管底部。

[实验现象]

试管中发生剧烈反应并产生火花,氯化钯试纸未变黑,石灰水未变浑浊。

请回答:

(1)装置B的作用是            

(2)通过探究发现,装置A中只发生反应2Na2O2+C6ec8aac122bd4f6eNa2CO3+X,则X为        (填化学式), ①请设计实验证明产物X的存在,简要写出操作方法、现象和结论:

                                                                          。

②有人认为炭粉的加入量的多少会影响产物X的检验,请简要说明原因:

                                                                           

(3)CO在潮湿环境中可将氯化钯还原为黑色粉末状的钯(Pd:Mr=106),同时生成另外两种新物质。已知反应过程中转移6.02×1023个电子时,生成53 g Pd,该反应的化学方程式为              

(4)将装置A中完全反应后所得物质溶于适量水,配成溶液,回答下列问题:

①溶液中下列关系正确的是                 (填字母序号)。

a.c(Na+)>c(CO32)>c(OH)>c(HCO3)  

b.c(Na+)>c(OH)>c(CO32)>c(HCO3)

c.c(Na+)=2[c(CO32)+c(HCO3)+ c(H2CO3)] 

d.c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO32)+c(HCO3)

②若使所得溶液与100 mL稀盐酸恰好完全反应至溶液pH=7,该盐酸的物质的量浓度为     

 

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(14分)(1)二氧化硫的催化氧化的过程如图所示,

说明: 6ec8aac122bd4f6e

其中a、c二步的化学方程式可表示为:

SO2+V2O5说明: 6ec8aac122bd4f6eSO3+ V2O4    

4VOSO4+O2说明: 6ec8aac122bd4f6e2V2O5+4SO3

该反应的催化剂是                 (写化学式)

(2)压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2 7%,O2 11%,N2 82%):

压强/MPa

温度/℃

0.1[

0.5

1

10

400

99.2%

99.6%

99.7%

99.9%

500

93.5%

96.9%

97.8%

99.3%

600

73.7%

85.8%

89.5%

96.4%

当合成SO3的反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变SO2、O2和SO3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中t1 时引起平衡移动的条件可能是             其中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是           

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(3)550 ℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa。试计算反应2SO3说明: 6ec8aac122bd4f6e2SO2+O2 在550 ℃时的平衡常数K=                     

说明: 6ec8aac122bd4f6e

反应达平衡后,下列措施中能使n(SO3)/n(SO2)增大的是                    

A.升高温度                               B.充入He(g),使体系总压强增大

C.再充入2 mol SO2和1 mol O2       D.再充入1 mol SO2和1 mol O2

(4)SO3溶于水得到硫酸。在25°C下,将x mol·L-1的氨水与y mol·L-1的硫酸等体积混合,反应后溶液中显中性,则c(NH4+         2 c(SO42-)(填“>”、“<”或“=”);用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数                          

 

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(14分) A、B、C、D、E、F为常见的原子序数依次递增短周期元素, B、C、D、E、F的简单离子的电子层结构相同,A和E同主族,且原子的最外层电子数的关系为A+D=B+F=8。请回答:

(1)试写出B2单质的电子式:                     

试写出由上述元素组成的4个原子核构成18电子结构的物质的化学式                

(2)含F元素对应的金属阳离子的溶液中滴加过量E的最高价氧化物对应水化物的溶液反应,其离子方程式是                                   

(3)已知B2A4与BA3具有相似的性质,B2A4通过炽热的氧化铜粉末,粉末由黑色变为红色,且产物对大气无污染,其化学反应方程式:                                        

(4)在2L的密闭容器中,通入2molB2气体和3molA2气体,一定温度下反应生成BA3气体,当反应达到平衡时,A2的浓度为0. 15mol·L-1,同时放出约83.2 kJ的热量,该反应的热化学方程式                                

(5)已知某化合物EB3与水可以反应生成两种气体单质和一种碱,试写出其化学方程式

                                  ;若0.1mol该化合物完全反应,转移电子的物质的量为           

 

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某溶液中可能含有H、Na、NH4、Mg2、Fe3、Al3、SO42、CO32等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时,发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图像如图所示,下列说法正确的是

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.原溶液中含有的阳离子是H、NH4、Mg2、Al3+

B.原溶液中含有的Fe3和Al3的物质的量之比为1:1

C.原溶液中一定含有SO42和Na

D.反应最后形成的溶液中溶质只有Na2SO4

 

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下列说法正确的是

A.相同物质的量浓度的下列溶液:①NH4Al(SO4)2、②NH4Cl、③CH3COONH4、④NH3·H2O; c(NH4)由大到小的顺序是:①>②>③>④

B.某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol/L,若a>7时,则该溶液的pH一定为14-a

C.物质的量浓度相等的 H2S 和 NaHS 混合溶液中:c(Na+) = 2c(S2) +2c(HS)+2c(H2S)

D.常温下,若0.1mol/L NaHY溶液的pH=4,该溶液中粒子浓度关系为:c(Na+)>c(HY)> c(Y2) > c(H+)> c(H2Y)

 

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