氮及其化合物在工農業生產和生命活動中起着重要作用。(1)氨氣是一種重要的化工原料,氨態氮肥是常用的肥料。哈伯法...
問題詳情:
氮及其化合物在工農業生產和生命活動中起着重要作用。
(1)氨氣是一種重要的化工原料,氨態氮肥是常用的肥料。
哈伯法合成氨技術的相關反應為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93kJ/mol,實際生產中,常用工藝條件:Fe作催化劑,控制温度773K、壓強3.0×107Pa,原料氣中N2和H2物質的量之比為1:2.8。
①合成氨技術是氮的固定的一種,屬於______(選填“大氣固氮”、“生物固氮”“人工固氮”)。
②合成氨反應常用鐵觸媒催化劑,下列關於催化劑的説法不正確的是_________。
A.可以加快反應速率 B.可以改變反應熱
C.可以減少反應中的能耗 D.可以增加活化分子的數目
③關於合成氨工藝的下列理解,正確的是_________。
A.原料氣中N2過量,是因N2相對易得,適度過量有利於提高H2的轉化率
B.控制温度(773K)遠高於室温,是為了保*儘可能高的平衡轉化率和快的反應速率
C.當温度、壓強一定時,在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰*氣體,有利於提高平衡轉化率
D.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉化可得H2,原料氣須經過淨化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發生
(2)肼(N2H4)是氮的*化物之一,其製備方法可用次***氧化過量的氨氣。
①次***溶液顯鹼*,表示原理的離子方程式是_________________________。
②常温下,該水解反應的平衡常數為K=1.0×10-6mol/L,則1.0mol/LNaClO溶液的pH=____。
③肼與N2O4氧化反應生成N2和水蒸氣。
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) △H=-19.5kJ/mol
N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol
請寫出肼和N2O4反應的熱化學反應方程式_________________________________。
(3)在NH4HCO3溶液中,反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數K=_____。(已知常温下NH3·H2O的電離平衡常數Kb=2×10-5,H2CO3的電離平衡常數Ka1=4×10-7)。
【回答】
【*】人工固氮 BC AD ClO-+H2OHClO+OH- 11 2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1048.9kJ/mol 1.25×103
【解析】 (1)①N2與H2在催化劑存在時,在高温、高壓條件下發生反應產生NH3,該反應屬於氮的固定,是人工固氮;
②A.鐵觸媒是合成氨氣的催化劑,由於降低了反應的活化能,使更多的分子變為活化分子,活化分子數增加,反應速率加快,A正確;
B.催化劑可以改變反應途徑,但不能改變物質的始態和終態,因此不可以改變反應熱,B錯誤;
C.由於催化劑不能改變物質的始態和終態,因此不能改變反應過程的能量變化,所以不能減少反應中的能耗,C錯誤;
D.由於催化劑可降低反應的活化能,使更多的普通分子變為活化分子,所以可以增加活化分子的數目,D正確;
故合理選項是BC;
③A.合成氨氣中N2、H2反應的物質的量的比是1:3,加入的原料氣中N2和H2物質的量之比為1:2.8,N2過量,是因N2相對易得,適度過量可以加快反應速率,由於增大了一種反應物的濃度,可以使化學平衡正向移動,從而可以使其它反應物的轉化率提高,從而可提高H2的轉化率,A正確;
B.控制温度(773K)遠高於室温,主要是因為在此温度下催化劑的活*最大,由於該反應的正反應是放熱反應,所以升高温度,化學平衡逆向移動,反應物平衡轉化率降低,B錯誤;
C.當温度、壓強一定時,在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰*氣體,由於不能改變任何一種反應物的濃度,因此對物質平衡轉化率無影響,C錯誤;
D.空氣的主要成分是N2、O2,分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉化可得H2,原料氣N2、H2必須經過淨化處理,以防止催化劑中毒導致失去催化活*及發生安全事故發生,D正確;
故合理選項是AD;
(2)①次***是強鹼弱*鹽,在溶液中ClO-會發生水解反應:ClO-+H2OHClO+OH-,最終達到平衡時,溶液中c(OH-)>c(H+),所以溶液顯鹼*;
②ClO-的水解平衡常數K==1.0×10-6mol/L,c2(OH-)=1.0mol/L×1.0×10-6mol/L=1.0×10-6mol2/L2,所以c(OH-)=1.0×10-3mol/L,則c(H+)==1.0×10-11mol/L,所以溶液的pH=11;
③(i)N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) △H=-19.5kJ/mol
(ii)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol
(ii)×2-(i),整理可得2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1048.9kJ/mol
(3)反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數K==1.25×10-3。
知識點:氮和*
題型:填空題
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