(本题共14分)硝酸在有机合成、医药化工、化纤等行业应用非常广泛。工业上用氨催化氧化法可生产硝酸,其生产过程可表示为:
4NH3+5O24NO+6H2O ----①
4NO+3O2+2H2O→4HNO3 ----②
完成下列计算:
52、如果以一定量的氨气在一密闭容器中与足量氧气发生上述反应,冷却后所得溶液中溶质的质量分数
是 (保留2位小数,下同)。
53、现以1.70吨液氨为原料生产硝酸,然后加入4.50吨水,得到密度为1.31g/cm3的硝酸,该硝酸的物质的量浓度是 mol/L(假设生产过程中反应物和生成物均无损耗)。
54、把22.40 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到 0.30 mol NO2 和0.20 mol NO。通过计算推断反应后溶液中溶质的成分及其物质的量(写出计算过程)。
55、硝酸工业尾气中的NO、NO2属于大气的主要污染物。已知1m3硝酸工业的尾气中含3160mg NOx,其中n(NO) : n(NO2) = 9:1。
(1)如果用NaOH溶液完全吸收NOx,至少需要补充标准状况下的富氧空气多少升?(富氧空气中O2的体积分数为0.25)(写出计算过程)
(2)如果用氨催化还原法,即用氨作催化剂,将NO、NO2转化为氮气直接排入空气中,需要氨气的质量为多少克?(写出计算过程)
高三化学计算题极难题
(本题共14分)硝酸在有机合成、医药化工、化纤等行业应用非常广泛。工业上用氨催化氧化法可生产硝酸,其生产过程可表示为:
4NH3+5O24NO+6H2O ----①
4NO+3O2+2H2O→4HNO3 ----②
完成下列计算:
52、如果以一定量的氨气在一密闭容器中与足量氧气发生上述反应,冷却后所得溶液中溶质的质量分数
是 (保留2位小数,下同)。
53、现以1.70吨液氨为原料生产硝酸,然后加入4.50吨水,得到密度为1.31g/cm3的硝酸,该硝酸的物质的量浓度是 mol/L(假设生产过程中反应物和生成物均无损耗)。
54、把22.40 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到 0.30 mol NO2 和0.20 mol NO。通过计算推断反应后溶液中溶质的成分及其物质的量(写出计算过程)。
55、硝酸工业尾气中的NO、NO2属于大气的主要污染物。已知1m3硝酸工业的尾气中含3160mg NOx,其中n(NO) : n(NO2) = 9:1。
(1)如果用NaOH溶液完全吸收NOx,至少需要补充标准状况下的富氧空气多少升?(富氧空气中O2的体积分数为0.25)(写出计算过程)
(2)如果用氨催化还原法,即用氨作催化剂,将NO、NO2转化为氮气直接排入空气中,需要氨气的质量为多少克?(写出计算过程)
高三化学计算题极难题查看答案及解析
硝酸在有机合成、医药化工、化纤等行业应用非常广泛。工业上用氨催化氧化法可生产硝酸,其生产过程可表示为:
4NH3+5O24NO+6H2O ----①
4NO+3O2+2H2O→4HNO3----②
完成下列计算:
52、如果以一定量的氨气在一密闭容器中与足量氧气发生上述反应,冷却后所得溶液中溶质的质量分数是_________________(保留2位小数,下同)。
53、现以1.70吨液氨为原料生产硝酸,然后加入4.50吨水,得到密度为1.31g/cm3的硝酸,该硝酸的物质的量浓度是_______mol/L(假设生产过程中反应物和生成物均无损耗)。
54、把22.40 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到 0.30 mol NO2 和0.20 mol NO。通过计算推断反应后溶液中溶质的成分及其物质的量__________(写出计算过程)。
55、硝酸工业尾气中的NO、NO2属于大气的主要污染物。已知1m3硝酸工业的尾气中含3160mg NOx,其中n(NO) : n(NO2) = 9:1。
(1)如果用NaOH溶液完全吸收NOx,至少需要补充标准状况下的富氧空气多少升?
_________________________(富氧空气中O2的体积分数为0.25)(写出计算过程)
(2)如果用氨催化还原法,即用氨作催化剂,将NO、NO2转化为氮气直接排入空气中,需要氨气的质量为多少克?__________________________(写出计算过程)
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碳及其化合物在有机合成、能源开发等工农业方面具有十分广泛的应用。
I.工业生产精细化工产品乙二醛(OHC-CHO)
(1)乙醇(CH3CH2OH)液相硝酸氧化法:在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醇制取乙二醛,此反应的化学方程式为_______________。该法具有原料易得、反应条件温和等优点,但也存在比较明显的缺点____________。
(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法
已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-484kJ/mol,化学平衡常数为K1
OHC-CHO(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g) ΔH=-78kJ/mol,化学平衡常数为K2
则乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHC-CHO(g)+2H2O(g)的ΔH=______;相同温度下,该反应的化学平衡常数K=______(用含K1、K2的代数式表示)。
Ⅱ.CO2的综合利用
(3)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示,则下列说法正确的是______(填字母)。
a.反应达平衡状态时,混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.A点的正反应速率比B点正反应速率小
C.550℃时,若充入氦气,则V正、V逆均减小,平衡不移动
d.T℃时,反应达平衡后CO2的转化率为66.7%
e. T℃时,若再充入1molCO2和1molCO,平衡不移动
(4)氨气、CO2在一定条件下可合成尿素,其反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),右图表示合成塔中氨碳比a与CO2转化率ω的关系。a为{n(NH3)/n(CO2)},b为水碳比{n(H2O)/n(CO2)}。则
①b应控制在______
a.1.5-1.6 b.1-1.1 c.0.6-0.7
②a应控制在4.0的理由是_________
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碳及其化合物在有机合成、能源开发等工农业方面具有十分广泛的应用。
I.工业生产精细化工产品乙二醛(OHC-CHO)
(1)乙醇(CH3CH2OH)液相硝酸氧化法:在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醇制取乙二醛,此反应的化学方程式为_______________。该法具有原料易得、反应条件温和等优点,但也存在比较明显的缺点____________。
(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法
已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-484kJ/mol,化学平衡常数为K1
OHC-CHO(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g) ΔH=-78kJ/mol,化学平衡常数为K2
则乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHC-CHO(g)+2H2O(g)的ΔH=______;相同温度下,该反应的化学平衡常数K=______(用含K1、K2的代数式表示)。
Ⅱ.CO2的综合利用
(3)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示,则下列说法正确的是______(填字母)。
a.反应达平衡状态时,混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.A点的正反应速率比B点正反应速率小
C.550℃时,若充入氦气,则V正、V逆均减小,平衡不移动
d.T℃时,反应达平衡后CO2的转化率为66.7%
e. T℃时,若再充入1molCO2和1molCO,平衡不移动
(4)氨气、CO2在一定条件下可合成尿素,其反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),右图表示合成塔中氨碳比a与CO2转化率ω的关系。a为{n(NH3)/n(CO2)},b为水碳比{n(H2O)/n(CO2)}。则
①b应控制在______
a.1.5-1.6 b.1-1.1 c.0.6-0.7
②a应控制在4.0的理由是_________
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乙醛是一种重要的烃类衍生物,广泛应用于纺织、医药、化纤、染料和食品工业。
(一)以乙烯和氧气(或空气)为原料,在由PdCl2、CuCl2、盐酸组成的催化剂水溶液中,进行液相氧化生产乙醛,工业上一般控制反应温度在120~130℃,压强在300~350KPa。又称Wacker法。其反应式为:
主反应:CH2═CH2(g) +O2(g) CH3CHO(g) ΔH=-243.2 kJ·mol-1
副反应:CH2═CH2(g) + O2(g) CO2(g)+H2O(g) ΔH=-705.5kJ·mol-1
(1)已知:水的汽化热是44.0 kJ·mol-1,请计算乙烯的燃烧热:ΔH =__________ kJ·mol-1
汽化热:在标准大气压(101KPa)下,使1mol物质在一定温度下蒸发所需要的热量。
(2)Wacker法乙烯氧化制乙醛过程,按照以下机理进行:
①乙烯羰基化反应:_____________________________
②金属钯的再氧化反应:Pd + 2CuCl2 = PdCl2 + 2CuCl
③氯化亚铜的氧化反应:2CuCl + O2 + 2HCl = 2CuCl2 + H2O
请写出①的反应方程式__________________________。
(3)下列有关说法正确的是_______________
A.Wacker法制乙醛反应中,氯化钯是反应催化剂,氯化铜的作用是使催化剂再生,没有氯化铜的存在,就不能完成此催化过程。
B.工业上采用的原料气中乙烯大量过量,并有大量未反应的乙烯气要循环使用,这样可提高乙烯利用率,同时原料气中加入CO2有利于提高乙醛选择性。
C.原料气中乙烯大量过量的原因可能是为了让乙烯的体积分数处在爆炸极限范围之外,以避免危险的发生。
D.乙烯氧化生成乙醛的反应是在气-液相中进行的,加压和升温都有利于提高乙烯和氧在液体中的溶解度,加快反应速率。
(4)控制反应条件在120~130℃和300~350KPa,原料气的体积比是V(C2H4):V(O2):V(CO2):V(N2) = 15:10.5:9.5:65,以一定流速通入催化剂水溶液中,一段时间后反应达平衡,测得乙烯的体积分数是0.1,氧气的体积分数是0.05,如果充入100mol原料气,请计算反应达平衡时,n(CH3CHO) =
___________ mol。(不考虑HCl的挥发)
(二)实际工业生产要求有较高产量,速率不能太低,转化率尽可能大,所以应尽量使平衡正向移动。
(1)可逆反应:aA+bB rR +s S ,对反应物A,净反应速率为rA = r正(XA) – r逆(XA),XA为反应物A的转化率,图a表示反应物A的转化率和A的净反应速率与温度(T)的关系图。图a分析可知,在相同温度下,净反应速率为________时,XA最大(从“r=0、r1、r2、r3、r4”选填);由图a判断该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”),并简述原因__________。
(2)请在图a中绘制:在不同r下,符合工业生产要求的最佳温度__________。
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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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硝酸是重要的化工原料,工业上用氨催化氧化法生产硝酸,反应如下:
①氧化炉:4NH3+5O2=4NO+6H2O
②吸收塔:4NO+3O2+2H2O=4HNO3
设空气中氧气的体积分数为0.20,氮气体积分数为0.80。完成下列计算:
(1)1mol NH3完全转化为NO至少需要空气______mol。工业上先将氨气和空气混合好,在氧化炉反应后直接通入吸收塔中用冷水吸收,为了确保吸收效果,第②步反应要求氧气至少过量20%,计算起始时空气与氨气的体积比至少为______
(2)硝酸工业产生的氮氧化物尾气(NO和NO2),可用烧碱吸收,反应如下:
①NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
②2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
现有含0.5mol氮氧化物的尾气,用8mol/L的NaOH溶液完全吸收,吸收后的溶液中c(OH﹣):c(NO2﹣):c(NO3﹣)=5:4:1。所用NaOH溶液的体积为______mL。若将尾气中NO与NO2的平均组成记为NOx,则x=______
(3)工业上用硝酸与氨气反应制取硝酸铵:HNO3+NH3=NH4NO3,反应时NH3的吸收率为97%,硝酸的利用率为98%。在用氨气制取硝酸时,氨气的利用率为90%。计算生产80吨的硝酸铵共需氨气__吨?(保留1位小数)
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铜及其化合物应用广泛。
Ⅰ.氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO) 为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺过程如下:
已知:CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易氧化。回答下列问题:
(1)步骤①中N 元素被还原为最低价,则Cu溶解的离子方程式为_______________。
(2)步骤③中(NH4)SO3要适当过量,目的是使Cu2+充分还原,并保证Cu2+的还原速率和_____,其主要反应的离子方程式________________。已知NH4Cl、Cu2+的物质的量之比[n(NH4Cl]/n(Cu2+)] 与Cu2+沉淀率的关系如下图所示,当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率减少,原因是_____________________。
(3)步骤⑥中醇洗的目的是____________________________。
Ⅱ.以氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂,可利太阳能热化学循环法分解H2O制H2,其物质转化如图所示。
(4)氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式为_______________。
(5)若x=0.15,则1mol CuFe2O4-x参与一次该循环,理论上能制得的H2体积为_______L(标准状况下)。
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铜及其化合物应用广泛。
Ⅰ.氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺过程如下:
已知:CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易氧化。
回答下列问题:
(1)步骤①中N元素被还原为最低价,则Cu溶解的离子方程式为________。
(2)步骤③中 (NH4)2SO3要适当过量,目的是使Cu2+充分还原速率和________,其主要反应的离子方程式为_________。已知NH4Cl、Cu2+的物质的量之比[n( NH4Cl )/n(Cu2+)]与Cu2+沉淀率的关系如右图所示,当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率减少,原因是________。
Ⅱ.以氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂,可利用太阳能热化学循环法分解H2O制H2,其物质转化如图甲所示。
①氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式为________。
②若x=0.15,则1 mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为________L。(标准状况下)
③CuFe2O4可用电化学方法得到,其原理如图乙所示,则阳极的电极反应式为__________。
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二氧化硫是硫的重要化合物,在生产、生活中有广泛应用。探究二氧化硫的制取和性质都有着非常重要的意义。
(1)工业上用黄铁矿(FeS2,其中S元素为-1价)在高温下和氧气反应制备SO2:
该反应中被氧化的元素是__________(填元素符号)。当该反应转移5.50mol电子时,生成的二氧化硫在标准状况下的体积为________L。
(2)①实验室可用70%的浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,如果能控制反应速度,下图中可选用的发生装置是_______(填写字母)。
②若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫,如果已有4.0%亚硫酸钠(质量分数)被氧化成硫酸钠,则至少需称取该亚硫酸钠_______g(保留一位小数)。
(3)某化学兴趣小组设计用如图装置验证二氧化硫的化学性质。
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为___________________________。
②为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管b中的溶液分成三份,分别进行如下实验:
方案Ⅰ:向第一份溶液加入品红溶液,红色褪去
方案Ⅱ:向第二份溶液加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
方案Ⅲ:向第三份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为______________。
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