氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要作用。(1)氨气是一种重要的化工原料,氨态氮肥是常用的肥料。哈伯法...
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氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要作用。
(1)氨气是一种重要的化工原料,氨态氮肥是常用的肥料。
哈伯法合成氨技术的相关反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93kJ/mol,实际生产中,常用工艺条件:Fe作催化剂,控制温度773K、压强3.0×107Pa,原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。
①合成氨技术是氮的固定的一种,属于______(选填“大气固氮”、“生物固氮”“人工固氮”)。
②合成氨反应常用铁触媒催化剂,下列关于催化剂的说法不正确的是_________。
A.可以加快反应速率 B.可以改变反应热
C.可以减少反应中的能耗 D.可以增加活化分子的数目
③关于合成氨工艺的下列理解,正确的是_________。
A.原料气中N2过量,是因N2相对易得,适度过量有利于提高H2的转化率
B.控制温度(773K)远高于室温,是为了保*尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰*气体,有利于提高平衡转化率
D.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(2)肼(N2H4)是氮的*化物之一,其制备方法可用次***氧化过量的氨气。
①次***溶液显碱*,表示原理的离子方程式是_________________________。
②常温下,该水解反应的平衡常数为K=1.0×10-6mol/L,则1.0mol/LNaClO溶液的pH=____。
③肼与N2O4氧化反应生成N2和水蒸气。
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) △H=-19.5kJ/mol
N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.2kJ/mol
请写出肼和N2O4反应的热化学反应方程式_________________________________。
(3)在NH4HCO3溶液中,反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_____。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数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与H2在催化剂存在时,在高温、高压条件下发生反应产生NH3,该反应属于氮的固定,是人工固氮;
②A.铁触媒是合成氨气的催化剂,由于降低了反应的活化能,使更多的分子变为活化分子,活化分子数增加,反应速率加快,A正确;
B.催化剂可以改变反应途径,但不能改变物质的始态和终态,因此不可以改变反应热,B错误;
C.由于催化剂不能改变物质的始态和终态,因此不能改变反应过程的能量变化,所以不能减少反应中的能耗,C错误;
D.由于催化剂可降低反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,所以可以增加活化分子的数目,D正确;
故合理选项是BC;
③A.合成氨气中N2、H2反应的物质的量的比是1:3,加入的原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8,N2过量,是因N2相对易得,适度过量可以加快反应速率,由于增大了一种反应物的浓度,可以使化学平衡正向移动,从而可以使其它反应物的转化率提高,从而可提高H2的转化率,A正确;
B.控制温度(773K)远高于室温,主要是因为在此温度下催化剂的活*最大,由于该反应的正反应是放热反应,所以升高温度,化学平衡逆向移动,反应物平衡转化率降低,B错误;
C.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰*气体,由于不能改变任何一种反应物的浓度,因此对物质平衡转化率无影响,C错误;
D.空气的主要成分是N2、O2,分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气N2、H2必须经过净化处理,以防止催化剂中毒导致失去催化活*及发生安全事故发生,D正确;
故合理选项是AD;
(2)①次***是强碱弱*盐,在溶液中ClO-会发生水解反应:ClO-+H2OHClO+OH-,最终达到平衡时,溶液中c(OH-)>c(H+),所以溶液显碱*;
②ClO-的水解平衡常数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,则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)反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K==1.25×10-3。
知识点:氮和*
题型:填空题
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