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题目
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氨是最重要的氮肥原料。在课本里学到的合成氨技术叫哈伯法,近一个世纪,合成氨需要高温高压似乎是天经地义了。然而,最近有两位希腊化学家在《科学》杂志上发表文章说,在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池(如图),氢气和氮气便可在电极上合成氨,转化率竟然高达78%。请根据以上材料回答下列问题
(1)写出哈伯法合成氨的化学方程式:_______________;其反应条件中,符合平衡移动原理的反应条件是______________
(2)新法合成氨的电解池中能否用水溶液作电解质?________(填“能”、“不能”)为什么?______________________
(3)电解池中,阳极发生_____(填得或失)电子氧化反应,变价元素化合价______(填升高或降低)
(4)新法合成氨中所用的电解质(如图中黑细点所示)能传导H+,试写出电极反应式和总反应式。阳极:_________________;阴极______________总反应式:_______________________。
答案
(1)N2+ 3H22NH3;高压
(2)不能;此时水不是液态
(3)失;升高
(4)阳极:3H2-6e-==6H+;阴极:N2+6H++6e-==2NH3;总反应:N2+3H22NH3
核心考点
试题【氨是最重要的氮肥原料。在课本里学到的合成氨技术叫哈伯法,近一个世纪,合成氨需要高温高压似乎是天经地义了。然而,最近有两位希腊化学家在《科学》杂志上发表文章说,在】;主要考察你对电解池原理等知识点的理解。[详细]
举一反三
用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下图所示。下列说法中,正确的是
[     ]
A.燃料电池工作时,正极反应为:O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
B.a极是铁,b极是铜时,b极逐渐溶解,a极上有铜析出
C.a极是粗铜,b极是纯铜时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出
D.a、b两极均是石墨时,在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等
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关于下列装置说法正确的是
[     ]
A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B.装置②工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大
C.用装置③精炼铜时,c极为粗铜
D.装置④中电子由Zn流向Fe,装置中有Fe2+生成
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现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的,但此法反应物的转化率不高。
(1)已知:1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应,生成NH3(g),放出92.2 kJ热量,写出反应的热化学方程式:____________________。
(2)若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1______K2 (填“>” “=” 或 “<” )。
(3)在一定温度下,向容积不变(始终为10L)的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固体催化剂。
10分钟后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,此时氨气的体积分数为______,用氮气表示的反应速率为:____________。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,请提出合理的建议:__________________(任意写一条)。
(4)在上述相同条件下,若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中______(填“大”、“小”或“相等”)。
(5)氨被氧化生成一氧化氮的化学方程式为:__________________。
(6)随着对合成氨研究的发展,2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到570℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如下图)。
请回答:在电解法合成氨的电解池中______(填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂,原因是__________________。钯电极A是电解池的______极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是__________________。
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(1)在298K时,1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量1558.3 kJ。写出该反应的热化学方程式______________________。
(2)利用该反应设计一个燃料电池:用氢氧化钾溶液作电解质溶液,多孔石墨做电极,在电极上分别通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为_______极(填写“正”或“负”),该电极上发生的电极反应是________________(填字母代号)。
a. 2C2H6-14e-+7O2 === 4CO2 + 6H2O b. C2H6-14e-+18OH- === 2CO32-+12H2O
c. O2+2H2O+4e- === 4OH- d. O2-4e-+4H+ === 2H2O
(3)在下图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为_________________;如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是__________________;若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入_________(填物质名称),其质量约为__________________。
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如下图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。
请回答:
(1)B极是电源的___________ ,一段时间后,甲中溶液颜色 __________,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明___________ ,在电场作用下向Y极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为 ______________。
(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是______________ (填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是___________ 溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500mL),丙中镀件上析出银的质量为_____________ ,甲中溶液的pH _____________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生总反应的离子方程式是______________ 。
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