Question

【化學(xué)—選修2：化學(xué)與技術(shù)】（15分）

化學(xué)是人類進步的關(guān)鍵，化學(xué)為人類的生產(chǎn)、生活提供了物質(zhì)保證。

Ⅰ．氮的化合物是重要的化工產(chǎn)品。其生產(chǎn)方法也在逐漸改進中，各國科學(xué)家均在為提高其產(chǎn)量，降低能耗做各種有益的探究。

（1）25℃時合成氨反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)，ΔH=-92.4kJ/mol 。 在該溫度時，取1molN2和3molH2放在密閉容器中，在催化劑存在下進行反應(yīng)，測得反應(yīng)放出的熱量總是小于92.4kJ。其原因是_________________________________。

（2）近年有人將電磁場直接加在氮氣與氫氣反應(yīng)的容器內(nèi)，在較低的溫度和壓強條件下合成氨，獲得了較好的產(chǎn)率。從化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)角度分析，電磁場對合成氨反應(yīng)的作用是 ；與傳統(tǒng)的合成氨的方法比較，該方法的優(yōu)點是 。

Ⅱ．(3)鹵水中蘊含著豐富的鎂資源，經(jīng)轉(zhuǎn)化后可獲得MgCl2粗產(chǎn)品。從鹵水中提取鎂的步驟為：

a．將海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；

b．將石灰乳加入到海水沉淀池中經(jīng)過濾得到Mg(OH)2沉淀；

c.在Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液，再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到MgCl2·6H2O；

d．將MgCl2·6H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2；

e．電解熔融的氯化鎂可得到Mg。

①步驟d中的“一定條件”指的是 。

②有同學(xué)認為：步驟b后可加熱Mg(OH)2得到MgO，再電解熔融的MgO制金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟，你同意該同學(xué)的想法嗎?為什么?

(4) 鈾是核反應(yīng)最重要的燃料，已經(jīng)研制成功一種螫合型離子交換樹脂，它專門吸附海水中 的U4+，而不吸附其他元素。其反應(yīng)原理為 (樹脂用HR代替)，發(fā)生離子交換后的離子交換膜用酸處理還可再生并得到含鈾的溶液，其反應(yīng)原理為： 。

 

Answer 1

（15分）（1）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不完全（1分）

（2）在電磁場的作用下氮氮叁鍵更容易斷裂，降低了合成反應(yīng)所需的能量，反應(yīng)容易進行。（2分）節(jié)能減排，降低了設(shè)備要求。（2分）

（3）①在HCl氣流中(2分) ②不同意，因為MgO熔點很高，熔融時因耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本(2分)

(4)4HR+U4+=UR4+4H+ (3分) UR4+4H+=4HR+U4+ (3分）

【解析】

試題分析：（1）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不會全部轉(zhuǎn)化為生成物；

（2）電磁場存在的條件下，合成氨的溫度、壓強都比較低，說明電磁場的作用使反應(yīng)的活化能降低，反應(yīng)容易進行；因為反應(yīng)的條件降低，所以這種方法對設(shè)備的要求不高，而且節(jié)能減排；

（3）①MgCl2水解生成氫氧化鎂和氯化氫，加熱，促進水解，為防止其水解，MgCl2·6H2O在氯化氫的氣流中加熱得到無水MgCl2，所以一定條件是指在HCl氣流中；

②不同意；因為氧化鎂的熔點較高，電解熔融的氧化鎂需要的能量大，增加成本，所以不能電解氧化鎂，而電解氯化鎂；

（4）根據(jù)題意可知樹脂HR只吸附U4+，所以與氫離子發(fā)生交換，反應(yīng)原理為4HR+U4+=UR4+4H+ ；

發(fā)生離子交換后的離子交換膜用酸處理，再次發(fā)生離子交換，得到含鈾的溶液，反應(yīng)原理為UR4+4H+=4HR+U4+ 。

考點：考查化學(xué)與能量的關(guān)系，合成氨的改進，鎂的制備，離子交換樹脂的反應(yīng)原理的判斷