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【化学——选修2:化学与技术】 硝酸铵可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等,工...

【化学——选修2:化学与技术】

硝酸铵可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等,工业制取硝酸铵的工艺流程如下:

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(l)合成氨气的工业设备名称是__________,设备中设置热交换器的目的是_______________,合成氨的原料气必须先脱硫,目的是_________________________________;

(2)吸收塔中反应的化学方程式为___________________,从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是__________________________;

(3)生产硝酸的过程中常会产生氮的氧化物,可用如下三种方法处理:

方法一:碱性溶液吸收法

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2

方法二:NH3还原法

8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g)     H =-2635 kJ/mol(NO也有类似的反应)

方法三:甲烷吸收法

CH4(g)+2NO2=CO2(g)+N2+2H2O(g)       H=+867 kJ/mol(NO也有类似的反应)

上述三种方法中,方法一的主要缺点是_______________________________;

方法三和方法二相比,方法三的缺点是_________________________;

(4)工业上也可以通过电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。

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图中通入NH3的目的是_____________;

若维持电流强度为3A,电解2小时,理论上可制得NH4NO3的最大质量为_________g;

(已知F=96500 C·mol-l)(保留2位有效数字)。

(5)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。己知:NH3制NO的产率是94%,NO制HNO3的产率是89%,则制HNO3所用NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的百分比为______。

 

(1)合成塔 充分利用热能 防止催化剂中毒 (2)2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO (或4NO2+O2+2H2O=4HNO3,) 可使NO循环利用,提高原料利用率 (3)单独的NO不能被吸收(合理答案均可)耗能高(合理答案均可) (4)①为了使电解产物全部转化为NH4NO3 ②6.0 (5)54.4% 【解析】 试题分析:(l)合成氨气的工业设备名称是合成塔,合成氨的反应为放热反应,故设备中设置热交换器的目的是充分利用热能,合成氨反应的催化剂为铁触媒,合成氨的原料气必须先脱硫,目的是防止催化剂中毒。 (2)吸收塔中反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O==2HNO3+NO(或4NO+3O2+2H2O=4HNO3),从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是可使NO循环利用,提高原料的利用率。 (3)根据三种方法的原理分析,方法一的主要缺点是单独的NO不能被吸收,只有和NO2一起被碱液吸收;方法三和方法二相比,方法三发生的反应为吸热反应,缺点是耗能高。 (4)①电解NO制备硝酸铵,阳极反应为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,阴极反应为:NO +5e-+6H+=NH4++H2O,从两极反应可看出若要使电子得失守恒,阳极产生的NO3-的量大于阴极产生的NH4+的量,为使电解产物全部转化为硝酸铵应补充适量的氨气,即通入NH3的目的是为了使电解产物全部转化为NH4NO3。 ②维持电流强度为3A,电解2小时,流经电路中电子的物质的量为3A×7200s÷96500C·mol一l,由阳极反应知生成NO3—的物质的量为。 (5)设用于制HNO3的NH3的物质的量为1mol,根据原子守恒得关系式:NH3~HNO3,又NH3制NO的产率是94%,NO制HNO3的产率是89%,则制得HNO3的物质的量为1mol×94%×89%=0.8366mol,由反应NH3+HNO3=NH4NO3知与HNO3反应的NH3的物质的量为0.8366mol,消耗NH3的总物质的量为1.8366mol,又氨气的质量之比等于其物质的量之比,则制HNO3 所用NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的百分比为1/1.8366×100%=54.4%。 考点:考查化学与技术,合成氨工业,硝酸铵的制备,化学计算。  
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考点分析:
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NaCN为剧毒无机物。某兴趣小组查资料得知,实验室里的NaCN溶液可使用Na2S2O3溶液进行解毒销毁,他们开展了以下三个实验,请根据要求回答问题:

实验.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)的制备:

已知Na2S2O3·5H2O对热不稳定,超过48即开始丢失结晶水。现以Na2CO3和Na2S物质的量之比为21的混合溶液及SO2气体为原料,采用如图装置制备Na2S2O3·5H2O。

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(1)将Na2S和Na2CO3按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中,注入150 mL蒸馏水使其溶解,在蒸馏烧瓶中加入Na2SO3固体,在分液漏斗中注入____________(填以下选择项的字母),并按下图安装好装置,进行反应。

A.稀盐酸         B.浓盐酸   C.70%的硫酸     D.稀硝酸

(2)pH小于7会引起Na2S2O3溶液的变质反应,会出现淡黄色混浊。反应约半小时,当溶液pH接近或不小于7时,即可停止通气和加热。如果通SO2过量,发生的化学反应方程式为___________;

(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3·5H2O的歩骤为

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为减少产品的损失,操作为趁热过滤,其目的是______________________________;操作是___________________________________;操作_____、_____、抽滤、洗涤、干燥。

.产品纯度的检测:

(4)已知:Na2S2O3·5H2O的摩尔质量为248 g/mol;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。取晶体样品a g,加水溶解后,滴入几滴淀粉溶液,用0.010 mol/L碘水滴定到终点时,消耗碘水溶液v mL,则该样品纯度是______________________;

(5)滴定过程中可能造成实验结果偏低的是___________________;

A.锥形瓶未用Na2S2O3溶液润洗   B.锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定,进行读数

C.滴定终点时仰视读数           D.滴定管尖嘴内滴定前无气泡,滴定终点发现气泡

.有毒废水的处理:

6)兴趣小组的同学在采取系列防护措施及老师的指导下进行以下实验:向装有2 mL 0.1 mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2 mL 0.1mol/L 的Na2S2O3溶液,两反应物恰好完全反应,但无明显现象,取反应后的溶液少许滴入盛有10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液的小烧杯,溶液呈现血红色,请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式____________________。

 

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氨在生活、生产、科研中有广泛用途。

(1)已知反应Ⅰ:2NH3(g) +CO2(g) =NH2CO2NH4(s)       △H159.5 kJ/mol

反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2 (s)+ H2O(g)   △H=+116.5 kJ/mol

反应Ⅲ:H2O(l) = H2O(g)                      △H=+44.0 kJ/mol

则工业上以CO2、NH3为原料合成尿素和液态水的热化学方程式为___________________,该反应在____________条件下可以自发进行(填“高温”、“低温”或“任何温度下”);

(2)用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。如有反应4NH3(g)+6NO(g) 满分5 manfen5.com 5N2(g)+6H2O(l) △H<0,相同条件下在2 L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N2的量随时间变化如图所示。

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①0~4分钟在A催化剂作用下,反应速率υ(N2)=______;

②下列说法正确的是____________;

A.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea (C)

B.使用催化剂A达平衡时,N2最终产率更大

C.单位时间内氢氧键与氮氢键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡

D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当平衡常数不变时,说明反应已经达到平衡

(3)查阅资料可知:常温下,K[Ag(NH3)2+]=1.00×107Ksp[AgCl]=2.50×10-10

①银氨溶液中存在平衡:Ag+(aq)+2NH3(aq)满分5 manfen5.comAg(NH3)2+ (aq),该反应平衡常数的表达式为K______________________;

②计算得到可逆反应AgCl (s)+2NH3(aq)满分5 manfen5.com Ag(NH3)2+ (aq)+Cl(aq)的化学平衡常数K_________,1 L 1 mol/L氨水中最多可以溶解AgCl________mol(保留2位有效数字);

(4)工业上以氨、丙烯和空气为原料,一定条件下合成丙烯腈(CH2=CH—CN),该反应的化学方程式为                                    

 

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为了预防碘缺乏症,国家规定每千克食盐中应含有4050 mg碘酸钾。碘酸钾晶体具有较高的稳定性,但在酸性溶液中,碘酸钾是一种较强的氧化剂,能跟某些还原剂反应生成碘;在碱性溶液中,碘酸钾能被氯气、次氯酸等更强的氧化剂氧化为更高价的碘的含氧酸盐。工业生产碘酸钾的流程如图所示。

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(1)碘在周期表中的位置为__________________;

(2)碘、氯酸钾、水混合反应时,若两种还原产物所得电子的数目相同,请配平该反应的化学方程式:____I2+____KClO3+____H2O=____KH(IO3)2+____KCl+____Cl2↑;

(3)混合反应后,用稀酸酸化的作用是___________________________,在稀盐酸和稀硝酸中不能选用的酸是_________,理由是__________________________________;

(4)试剂X的化学式为__________,写出用试剂X调pH的化学方程式__________________;

(5)如果省略“酸化”、“逐氯”“结晶、过滤”这三步操作,直接用试剂X调整反应混合物的pH,对生产碘酸钾有什么影响?________________________________________。

 

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在常温下,用0.1000 mol/L的盐酸滴定25 mL 0.1000 mol/LNa2CO3 溶液,所得滴定曲线如下图所示。下列微粒浓度间的关系不正确的是

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A.a点:c( HCO3)>c(Cl)>c(CO32-)

B.b点:c(Na+)+c(H+)=c(Cl)+c(HCO3)+c(CO32-)+c(OH)

C.c点:c(OH)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)

D.d点:c(Cl)=c(Na+)

 

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已知:含碳碳双键的物质一定条件下能与水发生加成反应生成醇,有机物A—D间存在图示的转化关系。下列说法不正确的是

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A.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色           B.可用B萃取碘水中的碘单质

C.B与乙酸发生了取代反应               D.D的结构简式为CH3COOCH2CH3

 

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