【化学——化学与技术】
合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义，下图是工业合成氨的简要流程示意图。
（1）合成氨的原料气往往混有CO2等杂质，在进入合成塔之前需净化，其原因是_______ 。
（2）工业上合成氨选择的适宜条件是：以铁为主的催化剂、_______、________。
（3）沿X路线进入合成塔的物质是_______，这样设计的意义是________。
（4）目前工业制硝酸所采用的主要方法是_______法。
（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：
| 弱酸化学式 |
HSCN |
CH3COOH |
HCN |
H2CO3 |
| 电离平衡常数 |
1．3×10—1 |
1．8×10—5 |
4．9×10—10 |
K1=4．3×10—7 K2=5．6×10—11 |
①25℃时，将20mL0．1mol/LCH3COOH溶液和20mL0．1mol/LHSCN溶液分别与20mL 0．1mol/LNaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：
反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是：________________．
反应结束后所得两溶液中，c（SCN—） c（CH3COO—）（填“＞”、“＜”或“＝”）
②若保持温度不变，，下列量会变小的是______________（填序号）
a．c（CH3COO-） b．c（H+） c．Kw d．醋酸电离平衡常数
（2）若往20mL0．1mol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如右图所示，下列有关说法正确的是_______________。
①该烧碱溶液的浓度为0．02mol·L-1
②该烧碱溶液的浓度为0．01mol·L-1
③HNO2的电离平衡常数：b点＞a点
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c（Na+）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+）
碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）＋CO2（g）+2H2O（g）ΔH1＝－574kJ·molˉ1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）＋CO2（g）+2H2O（g） ΔH2
若2molCH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为1734kJ，则ΔH2＝ ；
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe2O3（s）+3CH4（g）
2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g） ΔH>0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3．2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是____________
a．CH4的转化率等于CO的产率
b．混合气体的平均相对分子质量不变
c．v（CO）与v（H2）的比值不变
d．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA KB（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些 。
a．H2的逆反应速率
b．CH4的的体积分数
c．混合气体的平均相对分子质量
d．CO的体积分数
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50ml2mol/L的氯化铜溶液的装置示意图：
请回答：
①甲烷燃料电池的负极反应式是：__________________________。
②当A中消耗0．05mol氧气时，B中________________极（填“a”或“b”）增重________________g。
（4）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N2＋3H2
2NH3，该过程中还原反应的方程式为 。
电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5．0~6．0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，除去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。
（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，可向污水中加入适量的 。
a．BaSO4b．CH3CH2OHc．Na2SO4d．NaOH
（2）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是
①．______________________；②． 。
（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是____________________。
（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（如图）。A物质的化学式是____________________。
（共11分）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH2COONH4（s）
2NH3（g）＋CO2（g）。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
| 温度（℃） |
15．0 |
20．0 |
25．0 |
30．0 |
35．0 |
| 平衡总压强（kPa） |
5．7 |
8．3 |
12．0 |
17．1 |
24．0 |
| 平衡气体总浓度 |
|||||
| （×10－3 mol·L－1） |
2．4 |
3．4 |
4．8 |
6．8 |
9．4 |
（1）氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数K的表达式为_____ __。
（2）判断氨基甲酸铵分解反应的ΔH____________0（填“>”、“<”或“＝”），其原因是什么？
（3）判断氨基甲酸铵分解反应的ΔS____ _0（填“>”、“<”或“＝”），该反应在任何温度下是否一定能自发进行？
（4）升高温度，化学平衡常数K如何变化？ 增大容器的压强，K值如何变化？ （填“变大”“变小”或“不变”）
（5）根据表格中的数据，计算25℃时，氨基甲酸铵的分解平衡常数
（6）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中（固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡，判断该分解反应已经达到化学平衡的是（）
A．2v（NH3）＝v（CO2）B．密闭容器中混合气体平均分子量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．其工业合成原理为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=﹣92．4kJ•mol﹣1．在密闭容器中，使2mol N2和6mol H2混合发生以上反应。
（1）当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是 ，N2和H2的转化率比是
（2）升高平衡体系的温度（保持体积不变），混合气体的平均相对分子质量 （填“变大”“变小”或“不变”）
（3）当达到平衡时，充入氩气并保持压强不变，平衡将 （填“正向”“逆向”或“不”）移动
（4）若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将 （填“向左移动”“向右移动”或“不移动”）．达到新平衡后，容器内温度 （填“大于”“小于”或“等于”）原来的2倍．
（5）下图表示工业500℃、60．0MPa条件下合成氨，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系．根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：___ ___。
（6）在25 ℃下，将a mol·L－1的氨水与0．01 mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c（NH）＝c（Cl－）;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝_________________。
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