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高中三年级化学

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    氨广泛应用于工农业生产。
    (1)工业合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3 ( g) △H = -a kJ . mol-1
    ① 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) △H = -b kJ . mol-1
    ② 反应①的化学平衡常数表达式为____,a与b的关系为___(用等式表示,下 同),若分别用m、n表示反应①、②的化学平衡常数,m与n的关系为___。
    (2)氨的用途之一是制备氮肥,下列化肥属于复合肥料的是___。
    A.碳酸氢铵 B.尿素 C.磷酸氢二铵 D.硝酸钾
    (3)氨水是一些金属离子的常见沉淀剂。
    ①常温下,0.01 mol/L氨水的pH =10,则一水合氨的电离平衡常数为___。
    ②工业废水中常含有Cr2O72-,其有剧毒,工业处理方法一般为加入还原剂(如亚铁盐)将其还原成+3价铬,再用氨水作沉淀剂使其沉淀。常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,要使 c( Cr3+)降至10-5mol/L以下,溶液的pH应调至___。
    本题信息:2012年模拟题化学填空题难度较难 来源:杨云霞
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本试题 “氨广泛应用于工农业生产。(1)工业合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3( g) △H = -a kJ . mol-1① 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) △H = -b kJ . mol-1② 反应①的化学平衡常...” 主要考查您对

氨水

合成氨(人工固氮)

陶瓷的烧制

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氨水:

(1) 浓氨水:易挥发,密度小于水,浓度越大,密度越小,无色,有刺激性气味的液体,熔沸点较低,能导电
(2)氨水是混合物(液氨是纯净物),其中含有3种分子(NH3、NH3·H2O、H2O)和3种离子(NH4+和OH-、极少量的H+)。


氨水的性质:

①刺激性:因水溶液中存在着游离的氨分子。
②挥发性:氨水中的氨易挥发。
③不稳定性:—水合氨不稳定,见光受热易分解而生成氨和水。

④弱碱性:氨水中一水合氨能电离出OH-,所以氨水显弱碱性,具有碱的通性:
A. 能使无色酚酞试液变红色,能使紫色石蕊试液变蓝色,能使湿润红色石蕊试纸变蓝。实验室中常见此法检验NH3的存在。

B. 能与酸反应,生成铵盐。浓氨水与挥发性酸(如浓盐酸和浓硝酸)相遇会产生白烟。

而遇不挥发性酸(如硫酸、磷酸)无此现象。实验室中可用此法检验NH3或氨水的存在。
工业上,利用氨水的弱碱性来吸收硫酸工业尾气,防止污染环境。


C. 沉淀性:氨水是很好的沉淀剂,它能与多种金属离子反应,生成难溶性弱碱或两性氢氧化物。例如:
生成的Al(OH)3沉淀不溶于过量氨水。
生成的白色沉淀易被氧化生成红褐色沉淀

利用此性质,实验中可制取Al(OH)3、Fe(OH)3等。

D. 络合性:氨水与Ag+、Cu2+、Zn2+三种离子能发生络合反应,当氨水少量时,产生不溶性弱碱或两性氢氧化物,当氨水过量时,不溶性物质又转化成络离子而溶解。

实验室中用此反应配制银氨溶液。

可用此反应来鉴别两性氢氧化物氢氧化铝和氢氧化锌。

现出弱的还原性,可被强氧化剂氧化。如氨水可与Cl2发生反应:

(4)氨水的保存方法:氨水对许多金属有腐蚀作用,所以不能用金属容器盛装氨水.通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。

氨水,液氨和一水合氨的比较:


氮的固定:

1.定义:氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2.方法:氮的固定主要方法有:
(1)人工合成氨 :化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。 
(2)根瘤菌,生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。
3.工业应用:模拟生物的功能,把生物的功能原理用于化学工业生产,借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。 二、合成氨的反应原理
1.加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体,可以看到湿润的PH试纸变蓝色
2.用氢 气和氨气合成氨的反应式是
N2+3H22NH3,属放热反应。
3.工业上,采用以铁为主的催化剂,在400~500℃和10Mpa~30 Mpa的条件下合成氨。
(1)催化剂的主要作用:成千上万倍地加快化学反应速率,缩短达平衡的时间,提高日产量。
(2)合成氨的适宜条件:以铁为主的催化剂,在400~500℃和10Mpa~30 Mpa的条件
(3)选择适宜生产条件的原则:有较高的反应速率和平衡转化率,能最大限度地提高利润。
(4)合成氨生产时,不采用尽可能高的压强,通常采用10MPa~30MPa 的压强,否则会增大设备的动力要求,增大成本。
(5)合成氨的反应为放热反应,降低温度促使平衡向有移动,有利于N2、H2转化为NH3;但降温必然减缓了反应速率,影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑,既要保证N2、H2的转化率,又要保证较快的反应速率,只能选择适中的温度400~500℃左右。应注意该温度为催化剂活化温度,低于此温度,催化剂不起作用。
(6)催化剂是影响反应速率的几个因素中,对反应速率影响程度最大的。
催化剂的特点: 
①选择性:不 同的反应选择不同的催化剂,如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用,并非能改变任何化学反应的速率。 
②灵敏性:催化剂中混入杂质,常常会失去催化作 用,称催化剂“中毒”,因此  反应气体进入反应器前必须净化。 ③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用,如铁触媒活化温度为400~500℃,因此该温度为合成氨的适宜温度。 

人工固氮技术——合成氨:

1.生产原理
 
2.合成氨的基本生产过程
(1)原料气的制备要实现合成氨的工业化生产,首先要解决氢气和氮气的来源问题。
①氮气的制备合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法:一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气;二是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得到氮气。
②氢气的制备氢气主要来源于水和碳氢化合物。氢气的制取有下表中的几条途径。

(2)原料气的净化
原料气的净化就是除去原料气中的杂质。在制取原料气的过程中,常混有一些杂质,其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”(所谓“中毒”即是催化剂失去催化活性),所以必须除去。原料气净化的主要目的是防止催化剂“中毒”。
(3)氨的合成与分离
①氨的合成工业合成氨的主要设备是合成塔。将净化后的原料气经过压缩机压缩后输人合成塔,经过下列化学反应合成氨:

②氨的分离从合成塔出来的混合气体,通常约含15%(体积分数)的氨。为了使氨从未反应的氮气和氢气里分离出来,要把混合气体通过冷凝器使氨液化,然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。南气体分离器出来的气体,经过循环压缩机,再送到合成塔中进行反应。
3.合成氨适宜条件的选择
外加条件要尽可能加快反应速率,提高反应物的转化率.


 4.合成氨的环境保护
随着环境保护意识的增强,以及相关的法律、法规的严格实施,合成氨生产中可能产生的“三废”的处理越来越成为技术改造的重要问题。
(1)废渣
主要来自造气阶段,特别是以煤为原料而产生的煤渣,用重油为原料产生的炭黑等,现在大都将它们用作建材和肥料的原料。
(2)废气
主要是H2S和CO2等气体。对H2S气体的处理,先后采用了直接氧化法(选择性催化氧化)、循环法(使用溶剂将其吸收浓缩)等回收技术。对CO2 的处理,正在不断研究和改进将其作为尿素和碳铵生产原料的途径。
(3)废液
主要是含氰化物和含氨的污水。目前,处理含氰化物污水主要有生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法;处理含氨废水多以蒸馏的方法回收氨达到综合利用的目的,对浓度过低的含氨废水,可用离子交换法治理。


陶器的烧制:

(1)陶器通常是用普通黏土做原料制成的
(2)黏土主要由铝硅酸盐组成,可表示为:xAl2O3·ySiO2·zH2O,还包含有铁、钛、钙、镁、钾、钠等元素
(3)铝、硅的氧化物起骨架材料的作用钾、钠、钙、镁的氧化物起助熔的作用铁、钛的氧化物起呈色作用,含量越多颜色越深
(4)步骤:制泥,成型,干燥,烧成

(5)陶器烧成中的主要工艺条件是温度和气氛
(6)需要控制的温度环节是烧成温度,升温温度,保温温度,降温温度。烧成的温度大约是950℃,一般在烧到温度高于原料熔点的三分之二时,胚体中的各种成分间开始发生各种复杂的化学反应,逐渐烧结。温度太低,原料中的各种成分间未发生化学反应而不能烧结;温度太高,超过熔点,固态物质便会融化,使陶器的形状发生改变。
(7)气氛指烧成时使用的火焰是氧化气氛还是还原气氛。
(8)红陶和灰陶中铁的存在形式: 在氧化气氛中(氧气过量)烧成得到红陶,其中铁的氧化物以Fe2O3的形态存在;在还原气氛中(CO或H2)烧成得到灰陶,铁的氧化物以FeO的形态存在。

瓷器的烧制:

(1)原料:纯净的高岭土。主要成分表示为:Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)瓷器的烧成温度:1200℃以上(陶器的烧成温度:大约950℃)
(3)瓷器胚体组织细腻,结构致密,强度较高,吸水率较低,瓷器的表面素色洁净,成半透明状。


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