化学与技术

1．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其主要反应为：N2(g) + 3H2(g) 2NH

(g) △H

出）：

请填写下列空白：

（1）已知0.5mol甲烷与0.5mol水蒸汽在t℃、pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了akJ热量，该反应的热化学方程式是：。原料气中往往混有CO2等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是。设备A的名称是。

（2）科学家发明了一种合成氨的新方法，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，利用能通过氢离子的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成了氨，转化率达到78%，试写出电解池阳极的电极反应式。（3）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

①写出氧化炉中发生的化学反应方程式：

②下图是氨氧化率与氨空气混合气中氧氨比的关系

其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况。

当氨氧化率达到100%，理论上γ{n(O2)／n(NH3)}＝实际生产要将γ值维持在1.7～2.2之间,原因是。

③尾气处理时小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO 和NO 2的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应全部生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素【CO(NH 2)2】反应生成CO 2 和N 2请写出有关反应化学方程式：

， 。 答案：（1）CH 4(g)＋H 2O(g)

CO （g ）＋3H 2(g)；△H ＝2akJ/mol

防止催化剂中毒 冷却塔

（2）H 2-2e -=2H +

（3）①4NH 3＋5O 2＝ 4NO ＋6H 2O

②1.2 有利于NH 3的转化，

③NO+NO 2+H 2O=2HNO 2； CO(NH 2)2+2HNO 2=CO 2+2N 2+3H 2O

2．煤中含有的硫元素主要以FeS 2形式存在，煤在燃烧时，会产生大量的SO 2，对环境产生污染，工业上有多种方法可以减少煤燃烧产生的SO 2，这些方法可根据煤燃烧过程的不同阶段分成三类：

（1）在煤燃烧前采用的脱硫技术，其基本原理如下：

FeS 2 ———————→ Fe 2++SO -24———————→Fe 3+ 这种脱硫技术称为 脱硫技术，该技术的第一步反应的离子方程式为 ，第二步反应的离子方程式为 。煤炭中还有些硫元素是以有机物形式存在，人们正在利用微生物的降解作用，使之最终转化为 除去。

（2）在煤燃烧的同时进行的脱硫技术称为“流化床”燃烧技术，该技术是在煤中加入脱硫剂后直接在锅炉燃烧室燃烧，常用的脱硫剂是 ,这种方法脱硫效率较高，且最终可得到脱硫副产品 （写分子式）。

（3）在煤燃烧后，对其烟气净化技术，其基本原理是将烟气通入吸收塔进行除尘、脱硫、脱氮。吸收塔中常用的淋洗剂是 ，这里所说的脱氮主要是指 这类物质 。

答案：

（1） 微生物 2FeS+7O 2+2H 2O ——————→4H ++2Fe 2++4SO -24

4Fe 2++O 2+4H +———————→4Fe 3++2H 2O ④硫酸或H 2SO 4

（2）CaCO 3 CaSO 4

（3）石灰水或Ca(OH)2溶液 氮氧化物或NO x

3．材料是人类生存和社会进步的物质基础。请回答以下问题：

（1）合金是一类具有特殊性能的金属材料，下列三种合金的基本类型中，黄铜属于

A ．相互溶解形成的金属固溶体

B ．相互起化学作用形成的金属化合物

C ．相互混合形成的机械混合物

（2）某些稀土合金具有良好的贮氢性能，镧-镍合金(LaNi 5)贮氢的原理如下：

LaNi 5 + 3 H 2LaNi 5H 6 在微生物作用下 在微生物作用下 +O 2+H 2O 在微生物作用下 +O 2+H +

在微生物作用下

下图为不同温度下该贮氢材料的贮氢量（Q）随体系压强[p (H2)] 变化的示意图：

根据上图判断LaNi5吸氢过程的△H0（填“大于”、“等于”或“小于”），提高该贮氢材料贮氢量的方法有。

（3）氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。

①根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填序号)。

A．制汽轮机叶片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制造柴油机

②根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式_______________

③氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式:___________________________________。

④目前已有多个国家的大汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国也完成了试车。这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是新型无机非金属材料中的( )

A．氧化铝陶瓷B．氮化硅陶瓷C．光导纤维D．玻璃钢

⑤粉末状的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取。粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。但是，将粉末状Si3N4和适量MgO在230 × 1.0l × l05Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到表面结构十分紧密，对空气和水都相当稳定的固体高温结构材料。

a写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的反应方程式______________________________

b分别写出粉末状Si3N4 和H2O及O2反应的方程式_________________________

c为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀

答案：（1）A

（2）小于降低温度、增加氢气压强

（3）①ACD

②Si3N4

③Si3N4 + 12HF = 3SiF4↑+ 4NH3↑

④B

⑤ a 3SiCl4 + 4NH3 = Si3N4 + 12HCl

b Si3N4 + 6H2O = 3SiO2 + 4NH3↑

Si3N4 + 3O2 = 3SiO2 + 2N2

C Si3N4 与MgO在密闭容器中经高压、加热处理后，使Si3N4 固体表面形成了一层SiO2

保护膜，阻止了Si3N4 被H2O、O2的侵蚀。

4．（1）工业上以粗铜为原料采取如图所示流程制备硝酸铜晶体。