Question

【化学—选修2：化学与技术】（15分）
化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证。
Ⅰ．氮的化合物是重要的化工产品。其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高其产量，降低能耗做各种有益的探究。
（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N₂(g)+3H₂(g)==2NH₃(g)，ΔH="-92.4kJ/mol" 。在该温度时，取1molN₂和3molH₂放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是_________________________________。
（2）近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是           ；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是                  。
Ⅱ．(3)卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl₂粗产品。从卤水中提取镁的步骤为：
a．将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；
b．将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)₂沉淀；
c.在Mg(OH)₂沉淀中加入盐酸得到MgCl₂溶液，再经蒸发结晶得到MgCl₂·6H₂O；
d．将MgCl₂·6H₂O在一定条件下加热得到无水MgCl₂；
e．电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是                       。  
②有同学认为：步骤b后可加热Mg(OH)₂得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你同意该同学的想法吗?为什么?                                              
(4) 铀是核反应最重要的燃料，已经研制成功一种螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中                             的U⁴⁺，而不吸附其他元素。其反应原理为                    (树脂用HR代替)，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为：         。

Answer 1

（15分）（1）该反应是可逆反应，反应不完全（1分）
（2）在电磁场的作用下氮氮叁键更容易断裂，降低了合成反应所需的能量，反应容易进行。（2分）节能减排，降低了设备要求。（2分）
（3）①在HCl气流中(2分) ②不同意，因为MgO熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本(2分)
(4)4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺ (3分)  UR₄+4H⁺=4HR+U⁴⁺ (3分） 

试题分析：（1）该反应是可逆反应，反应物不会全部转化为生成物；
（2）电磁场存在的条件下，合成氨的温度、压强都比较低，说明电磁场的作用使反应的活化能降低，反应容易进行；因为反应的条件降低，所以这种方法对设备的要求不高，而且节能减排；
（3）①MgCl₂水解生成氢氧化镁和氯化氢，加热，促进水解，为防止其水解，MgCl₂·6H₂O在氯化氢的气流中加热得到无水MgCl₂，所以一定条件是指在HCl气流中；
②不同意；因为氧化镁的熔点较高，电解熔融的氧化镁需要的能量大，增加成本，所以不能电解氧化镁，而电解氯化镁；
（4）根据题意可知树脂HR只吸附U⁴⁺，所以与氢离子发生交换，反应原理为4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺ ；
发生离子交换后的离子交换膜用酸处理，再次发生离子交换，得到含铀的溶液，反应原理为UR₄+4H⁺=4HR+U⁴⁺ 。