地球上的氮元素對動植物有重要作用,其中氨的合成與應用是當前的研究熱點。
(1)人工固氮最主要的方法是Haber-Bosch法。通常用以鐵為主的催化劑在400~500℃和10~30MPa的條件下,由氮氣和氫氣直接合成氨。
①已知上述反應中生成1molNH3放出46kJ熱量,該反應的熱化學方程式為
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ/mol
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ/mol
。
②該反應放熱,但仍選擇較高溫度。其原因是 在該溫度下催化劑活性強,反應速率快
在該溫度下催化劑活性強,反應速率快
。
(2)常溫常壓下電解法合成氨的原理如圖1所示:
①陰極生成氨的電極反應式為 N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
。
②陽極氧化產(chǎn)物只有O2。電解時實際生成的NH3的總量遠遠小于由O2理論計算所得NH3的量,結(jié)合電極反應式解釋原因:陰極除了氮氣得電子外,還可能發(fā)生N2+6H++6e-=2NH3,2H++2e-=H2
陰極除了氮氣得電子外,還可能發(fā)生N2+6H++6e-=2NH3,2H++2e-=H2
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(3)氨是生產(chǎn)氮肥的原料,經(jīng)如下轉(zhuǎn)化可以得到NH4NO3。NH3NONO2HNO3+NH4NO3
。已知:氮原子利用率是指目標產(chǎn)物中氮的總質(zhì)量與生成物中氮的總質(zhì)量之比上述反應③的氮原子利用率為66.7%。要使原料NH3轉(zhuǎn)化為NH4NO3的整個轉(zhuǎn)化過程中氮原子利用率達到100%,可采取的措施是 通入過量氧氣使NO全部轉(zhuǎn)化為硝酸
通入過量氧氣使NO全部轉(zhuǎn)化為硝酸
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(4)現(xiàn)在廣泛使用的鋰離子電池有多種類型。某可充電鈷酸鋰電池的工作原理如圖2所示。
①該電池放電時,其中一極的電極反應式是LixC6-xe-=6C+xLi+,則該極應為圖2中的 A
A
(填“A”或“B”)。
②碳酸乙烯酯(EC)常用作電解液的溶劑,其結(jié)構(gòu)為,熔點35℃,可燃,可由二氧化碳和有機物X在一定條件下合成。X與乙醛互為同分異構(gòu)體,核磁共振氫譜顯示只有一組峰。寫出合成EC的化學方程式:。
③從正極材料中回收鈷和鋰的流程如圖3所示,寫出酸浸過程中發(fā)生反應的化學方程式 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+2Li2SO4+4H2O+O2↑
2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+2Li2SO4+4H2O+O2↑
。拆解廢舊電池前需進行放電處理,既可保證安全又有利于回收鋰。有利于回收鋰的原因是 放電處理后,負極鋰放電后,在正極上生成鈷酸鋰,酸浸后生成的鈷鹽和鋰鹽易于分解
放電處理后,負極鋰放電后,在正極上生成鈷酸鋰,酸浸后生成的鈷鹽和鋰鹽易于分解
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