硝酸的工业制备包括氨的合成、氨的催化氧化及硝酸的浓缩等过程．完成下列计算：（1）采用甲烷的...

硝酸的工业制备包括氨的合成、氨的催化氧化及硝酸的浓缩等过程．完成下列计算：

（1）采用甲烷的二次转化法可以制备氢气．

第一次转化的化学方程式：CH4+H2O→CO+3H2；

第二次转化的化学方程式：2CO+CH4+2O2→3CO2+2H2；2CO+O2→2CO2．

现有标准状况下1m3的甲烷，若第一次转化80%，第二次转化20%，经过二次完全转化后可以得到H2__mol．

（2）用饱和K2CO3溶液吸收上述混合气体中的CO2以得到纯净的氢气．处理上述的CO2至少需要饱和K2CO3溶液____g．（已知：20℃K2CO3溶解度：110g/100g水）

（3）已知NH3+2O2→HNO3+H2O．现有氨气1.7吨，不补充水，理论上可制得硝酸的浓度为___%；在该硝酸中加入__吨水最终可得50%的硝酸．

（4）工业上常用98%的浓H2SO4作为制取浓HNO3的脱水剂．63.5%HNO3（质量为M1）中加98%的浓H2SO4（质量为M2）后蒸馏．分别得到97.7%的HNO3和49%的H2SO4溶液（不含HNO3）．

①若蒸馏过程中HNO3、H2SO4、H2O均无损耗，求蒸馏前的投料比的值__（列式计算）．

②蒸馏过程中，若H2O的损耗占总质量的5.0%，即有（M1+M2）×5.0%的H2O流失．则投料时，比值如何变化，请列式计算说明__．

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硝酸的工业制备包括氨的合成、氨的催化氧化及硝酸的浓缩等过程．完成下列计算：

（1）采用甲烷的二次转化法可以制备氢气．

第一次转化的化学方程式：CH4+H2O→CO+3H2；

第二次转化的化学方程式：2CO+CH4+2O2→3CO2+2H2；2CO+O2→2CO2．

现有标准状况下1m3的甲烷，若第一次转化80%，第二次转化20%，经过二次完全转化后可以得到H2__mol．

（2）用饱和K2CO3溶液吸收上述混合气体中的CO2以得到纯净的氢气．处理上述的CO2至少需要饱和K2CO3溶液____g．（已知：20℃K2CO3溶解度：110g/100g水）

（3）已知NH3+2O2→HNO3+H2O．现有氨气1.7吨，不补充水，理论上可制得硝酸的浓度为___%；在该硝酸中加入__吨水最终可得50%的硝酸．

（4）工业上常用98%的浓H2SO4作为制取浓HNO3的脱水剂．63.5%HNO3（质量为M1）中加98%的浓H2SO4（质量为M2）后蒸馏．分别得到97.7%的HNO3和49%的H2SO4溶液（不含HNO3）．

①若蒸馏过程中HNO3、H2SO4、H2O均无损耗，求蒸馏前的投料比的值__（列式计算）．

②蒸馏过程中，若H2O的损耗占总质量的5.0%，即有（M1+M2）×5.0%的H2O流失．则投料时，比值如何变化，请列式计算说明__．

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硝酸是一种重要的化工原料，工业上采用氨的催化氧化法制备硝酸。

(1) 已知反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)为放热反应，下列措施可以提高H2的转化率的是(填序号)　　　　 。

A．选择适当的催化剂　　　 B．增大压强　　　　 C．及时分离生成的NH3　　　　 D．升高温度

(2) 一定温度下，在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应。若容器容积恒定，达到平衡状态时，气体的总物质的量是原来的，则N2的转化率α1=　　 　　　　 　 ；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N2的转化率为α2，则α2　 　　　　　　 α1(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(3)在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) (吸热反应)。该反应的反应速率(v)随时间()变化的关系如图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是(填序号)　　　 　　 　　 。

A．在t1～t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态

B．在t2时，采取的措施可以是升高温度

C．在t3～t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态

D．在t5时，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值

(4) 消除硝酸工厂尾气的一种方法是用甲烷催化还原氮氧化物，已知：

① CH4 (g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)　　 △H＝－890.3 kJ·mol－1

② N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g)　　 △H＝－67.0 kJ·mol－1

则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为　　　　　　 　　　　　　 。

在3.0L密闭容器中，通入0.10molCH4和0.20molNO2，在一定温度进行反应，反应时间表(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：

由表中数据计算0～4min内v(NO2)=　　　　 　　　　 ，该温度下的平衡常数K=　　　　 　　　 。

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1923年以前，甲醇一般是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的。现在工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。

已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

（1）反应②是____________(填“吸热”或“放热”)反应。

（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如下图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_____K(B)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝_________(用K1、K2表示

（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如下图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，则曲线Ⅰ可变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是_____________。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是________。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，若采用铂为电极材料，两极上分别通入甲醇和氧气，

以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则该碱性燃料电池的负极反应式是_________________；

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成醋酸。通常状况下，将a mol／L的醋酸与b mol／L Ba(OH)2溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为_____________。

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氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，采用天然气制备氢气的流程如下。

请回答下列问题：

Ⅰ.蒸汽转化：在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化，结合图表信息回答问题。

(1)该过程的热化学方程式是__________。

(2)平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图所示，判断T1和T2的大小关系：T1_______T2(填“>”“<”或“=”)，并说明理由__________。

(3)一定温度下，在1L恒容的密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气充分反应达平衡后，测得反应前后容器中气体的物质的量之比是3:4，计算该条件下反应的平衡常数为______________。

Ⅱ.CO变换：500℃时，CO进一步与水反应生成CO2和H2。

Ⅲ.模拟H2提纯工艺：将CO2和H2分离得到H2的过程如下：

依据图示信息回答：

(4)吸收池中发生反应的离子方程式是_________。

(5)写出电解池中阳极发生的电极反应式________；结合化学用语说明K2CO3溶液再生的原因_________。

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氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，采用天然气制备氢气的流程如下。

请回答下列问题：

Ⅰ.蒸汽转化：在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化，结合图表信息回答问题。

(1)该过程的热化学方程式是__________。

(2)平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图所示，判断T1和T2的大小关系：T1_______T2(填“>”“<”或“=”)，并说明理由__________。

(3)一定温度下，在1L恒容的密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气充分反应达平衡后，测得反应前后容器中气体的物质的量之比是3:4，计算该条件下反应的平衡常数为______________。

Ⅱ.CO变换：500℃时，CO进一步与水反应生成CO2和H2。

Ⅲ.模拟H2提纯工艺：将CO2和H2分离得到H2的过程如下：

依据图示信息回答：

(4)吸收池中发生反应的离子方程式是_________。

(5)写出电解池中阳极发生的电极反应式________；结合化学用语说明K2CO3溶液再生的原因_________。

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化学反应原理在合成氨工业及氨的性质研究中具有广泛的应用。

（1）工业生产硝酸的第一步反应是氨的催化氧化反应，已知下列3 个热化学方程式（K 为平衡常数）：

（2）工业合成氨所用的氢气主要来自天然气与水的反应，但这种原料气中往往混有一氧化碳杂质，工业生产中通过如下反应来除去原料气中的CO：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+ H2 （g）ΔH<0。

①一定条件下，反应达到平衡后，欲提高CO 的转化率，可采取的措施有 　　　　　　　 　 、 　　　　　　 　 。

②在容积为2 L 的密闭容器中发生上述反应，其中c（CO）随反应时间（t）的变化如图甲中曲线Ⅰ，如果在t0时刻将容器容积扩大至4 L，请在图甲中画出t0时刻后c（CO）随反应时间（t）的变化曲线。

（3）氨气的重要用途是合成尿素，一定条件下，NH3和CO2 合成尿素的反应为。当加料比例n（NH3）/n（CO2）=4 时，CO2的转化率随反应时间（t）的变化如图乙所示，a 点v 逆（CO2）　　　　　　　　 　 b 点v 正（CO2）（填“>”、“<”或“=”），NH3的平衡转化率为　 　　　　　　　　　　　　 　　 。

（4）硫酸工业生产过程中产生的尾气可用氨水吸收，生成的（NH4）2SO3再与硫酸反应，将生成的SO2返回车间作生产硫酸的原料，而生成的（NH4）2SO4可作肥料。常温下，0．1mol·L-1（NH4）2SO4 溶液中各离子浓度由大到小的顺序是　　 　　　　　　　　　　 　　 ；

若某工厂中使用的是室温下0．1 mol·L-1 的氨水，那么该氨水的pH=　 　　　　　　　　　 　　 。

（已知

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工业上利用氨催化氧化后，经过一系列反应可以制备硝酸。

（1）氨气催化氧化的化学方程式为_

（2）某工厂排出的尾气中NO_x的含量为0．56%（体积分数），用氨气可以将其转化为无害气体，发生的反应为：6NO_x+4xNH₃=（3+2x）N₂+6xH₂O  若处理1×L（标准状况）该尾气需42.5gNH₃，则x=_ 。

（3）NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，必须进行处理。为避免污染，常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。写出净化过程中的总化学反应方程式：________。

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Ⅰ.工业上用氨催化氧化制硝酸。

（1）由氨氧化制备硝酸的第一步反应的化学方程式：______________

（2）由于二氧化氮不能被水完全吸收，因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循环操作，使其充分转化为硝酸（如果不考虑生产过程中的其它损失）．

①从理论上分析，要使氨气完全转化为硝酸，则原料氨气和氧气物质的量的投料比至少为____．

②如果按理论上的原料比将原料放在一个具有反应条件的密闭容器中进行，所有物质不与外界交换，则最后所得溶液的质量分数为______．

Ⅱ.某学习小组为了模拟工业上氨氧化制硝酸，用下列仪器进行实验：

C装置可以加热，回答下列问题：

（3）装置图中虚线方框内必要仪器的名称和所盛试剂分别为_________

（4）A处的玻璃导管设置成可上下抽动的原因__________________

（5）实验中在D中观察到的实验现象是____________

（6）E的作用是___________，E中倒置漏斗可防倒吸，能防倒吸的原因是__________

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硝酸与合成氨工业密切相关，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。

完成下列计算：

52．合成氨时，假设100L的氮气与氢气(体积比为1 : 3)的混合气体通过氨合成塔充分反应后，体积变为90L，则氮气的转化率为　　　 　　　　 。(写出计算过程，计算结果请用百分数表示)

53．标准状况下，将500L氨气溶于1L水中形成氨水，则此氨水质量分数为　　 　　　　 　　 。(写出计算过程，计算结果请用百分数表示，并保留1位小数)

54．氨氧化法是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮(NO)。此时温度很高，水以水蒸气的形式存在，NO也不与O2反应。若氨气与氧气物质的量之比为1 : 1.7时，氨的转化率可达95%，计算反应后NO的体积分数　　 　　　　 　 。(设氧气在空气中的体积分数为20%，写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数)

55．一氧化氮继续氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水可得硝酸。为测定某18K金样品的组成，将2.832 g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO2和N2O4的混合气体224 mL(折算至标准状况，下同)，将该混合气体与84 mL O2混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收。( 已知金不溶于浓硝酸)

填写该18K金的成分表(写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数，若不含该金属则填0)。

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