Question

8．合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要意義
（1）工業(yè)合成氨工業(yè)常用的催化劑是鐵觸媒，氨分子的電子式是
（2）如圖是一定的溫度和壓強(qiáng)下是N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1．（熱量Q的數(shù)值用含字母a、b的代數(shù)式表示）
（3）下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是C（填序號(hào)）
A．保持容器的體積不變，當(dāng)混合氣體的密度不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)．
B．達(dá)到平衡時(shí)若升高溫度，混合氣體中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將變大．
C．達(dá)到平衡時(shí)若減少容器的體積，正反應(yīng)速率將大于逆反應(yīng)速率．
D．達(dá)到平衡后，N₂的轉(zhuǎn)化率和H₂的轉(zhuǎn)化率一定相等．
（4）在催化劑存在下，NH₃可用來(lái)消除NO的污染，生成兩種對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)．寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$5N₂+6H₂O；該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是2：3
（5）把NH₃通入鹽酸溶液中，所得溶液的pH=7，此時(shí)溶液中離子濃度關(guān)系是c（NH₄⁺）=c（Cl^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)合成氨的催化劑是以鐵為載體的鐵觸媒，氨氣是共價(jià)化合物，氮原子最外層5個(gè)電子，其中三個(gè)和三個(gè)氫原子形成三個(gè)共價(jià)鍵；
（2）由圖求出N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃的反應(yīng)熱，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫要求解答；
（3）合成氨是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．保持容器的體積不變，混合氣體質(zhì)量不變，當(dāng)混合氣體的密度不變時(shí)，不能說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
B．達(dá)到平衡時(shí)若升高溫度，平衡正向進(jìn)行；
C．達(dá)到平衡時(shí)若減少容器的體積，壓強(qiáng)減小反應(yīng)速率減小，平衡正向進(jìn)行；
D．轉(zhuǎn)化率和起始量變化量有關(guān)，達(dá)到平衡后，N₂的轉(zhuǎn)化率和H₂的轉(zhuǎn)化率不一定相等；
（4）NH₃可用來(lái)消除NO的污染，生成2種對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，應(yīng)生成氮?dú)夂退��?br />（5）氨氣通入鹽酸溶液反應(yīng)生成氯化銨溶液，若溶液PH=7，則氫氧根離子濃度和氫離子濃度相同，結(jié)合電荷守恒得到離子濃度大小，溶液中一定存在電荷守恒．

解答 解：（1）工業(yè)合成氨的催化劑是以鐵為載體的鐵觸媒，氨氣是共價(jià)化合物，氮原子最外層5個(gè)電子，其中三個(gè)和三個(gè)氫原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，電子式為：，故答案為：鐵觸媒；；
（2）由圖可知，N₂和H₂反應(yīng)生成1molNH₃放出的熱量為（b-a）kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1；
（3）合成氨是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．保持容器的體積不變，混合氣體質(zhì)量不變，當(dāng)混合氣體的密度不變時(shí)，ρ=$\frac{m}{V}$，過(guò)程中始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)若升高溫度，平衡正向進(jìn)行，氨氣含量越多，氮元素含量越少，故B錯(cuò)誤；
C．達(dá)到平衡時(shí)若減少容器的體積，壓強(qiáng)減小反應(yīng)速率減小，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率將大于逆反應(yīng)速率，故C正確；
D．轉(zhuǎn)化率和位置的起始量和變化量有關(guān)，達(dá)到平衡后，N₂的轉(zhuǎn)化率和H₂的轉(zhuǎn)化率不一定相等，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（4）NH₃可用來(lái)消除NO的污染，生成2種對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，應(yīng)生成氮?dú)夂退�，反�?yīng)的方程式為4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$5N₂+6H₂O，反應(yīng)中只有N元素化合價(jià)發(fā)生變化，由方程式可知反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為4：6=2：3，
故答案為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$5N₂+6H₂O；2：3；
（5）氨氣通入鹽酸溶液反應(yīng)生成氯化銨溶液，若溶液PH=7，溶液中溶質(zhì)為氯化銨和一水合氨的混合溶液，溶液中氫氧根離子濃度和氫離子濃度相同，溶液中存在電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-），則c（NH₄⁺）=c（Cl^-），得到離子濃度大小為c（NH₄⁺）=c（Cl^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案為：c（NH₄⁺）=c（Cl^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡影響因素分析判斷、氧化還原反應(yīng)定量計(jì)算，電解質(zhì)溶液中電荷守恒等知識(shí)，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．