Question

氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。

（1）合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2 mol NH₃，放出92.2 kJ熱量。

① 工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是                       。

 ② 若起始時(shí)向容器內(nèi)放入2 mol N₂和6 mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則

Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。

 ③ 已知：

1 mol N-H鍵斷裂吸收的能量約等于_______kJ。

（2）工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

 

①焓變?chǔ)�H（填“>”、“<”或“=”）       0

②在一定溫度和壓強(qiáng)下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)   的量之比（氨碳比），下圖是氨碳比（x）與CO₂平衡轉(zhuǎn)化率（α）的關(guān)系。α隨著x增大而增大的原因是                        。

③ 上圖中的B點(diǎn)處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為_______。

（3）氮?dú)馐侵苽浜�氮化合物的一種重要物質(zhì)，而氮的化合物用途廣泛。

下面是利用氮?dú)庵苽浜�氮化合物的一種途徑：

     

①過程Ⅱ的化學(xué)方程式是                                

②運(yùn)輸時(shí)，嚴(yán)禁NH₃與鹵素（如Cl₂）混裝運(yùn)輸。若二者接觸時(shí)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生白煙，并且0.4 mol NH₃參加反應(yīng)時(shí)有0.3 mol 電子轉(zhuǎn)移。寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式         

③氨是一種潛在的清潔能源，可用作堿性燃料電池的燃料。

已知：4NH₃(g) + 3O₂(g) = 2N₂(g) + 6H₂O(g)   ΔH = ―1316 kJ/mol，則該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是                。

 

Answer 1

【答案】

（1）① N₂(g)+3H₂(g) =2NH₃(g)   ΔH= –92.2 kJ/mol（2分）

② <  （1分）   

③391（2分）

（2）① <  （2分） 

②nNH₃增大，平衡正向移動(dòng)，則增大CO₂的轉(zhuǎn)化率 （2分）

③32%（2分）

（3）① N₂ + 3H₂2NH₃  （N₂ + O₂2NO）（2分）

② 8NH₃ + 3Cl₂ = 6NH₄Cl + N₂  （2分）

③ 2NH₃―6e^- + 6OH^- = N₂↑+ 6H₂O（2分）

【解析】

試題分析：（1）①每產(chǎn)生2 mol NH₃，放出92.2 kJ熱量，所以工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是N₂(g)+3H₂(g) =2NH₃(g)   ΔH= –92.2 kJ/mol

②該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，所以向容器內(nèi)放入2 mol N₂和6 mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量小于92.2×2=184.4kJ

③ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，1mol氨氣分子中有3molN-H鍵，設(shè)斷開1molN-H鍵吸收的能量為x，則–92.2 kJ/mol=945.8kJ/mol+3×436 kJ/mol-2×3×x,解得x =391kJ/mol

（2） ①溫度升高，K值下降，說明隨溫度升高平衡逆向移動(dòng)，逆向?yàn)槲鼰岱较颍�四正反�?yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0②x逐漸增大，說明nNH₃增大，平衡正向移動(dòng)，則CO₂的轉(zhuǎn)化率α增大

③B點(diǎn)x=4，CO₂平衡轉(zhuǎn)化率為64%，若x=2，則NH₃ 、CO₂平衡轉(zhuǎn)化率都為64%，現(xiàn)在NH₃的起始物質(zhì)的量擴(kuò)大為原來的2倍，所以轉(zhuǎn)化率降為原來的一半，為32%

（3）①氮的固定是把游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程，包括合成氨：N₂ + 3H₂2NH₃  ，氮?dú)馀c氧氣的反應(yīng)：N₂ + O₂2NO

②二者接觸時(shí)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生白煙，說明有氯化銨生成，0.4 mol NH₃參加反應(yīng)時(shí)有0.3 mol 電子轉(zhuǎn)移，說明氨氣未被全部氧化為氮?dú)�，根�?jù)反應(yīng)物、產(chǎn)物寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH₃ + 3Cl₂ = 6NH₄Cl + N₂

③燃料電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，分析已知的方程式得氨氣被氧化，所以負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為2NH₃―6e^- + 6OH^- = N₂↑+ 6H₂O

考點(diǎn)：考查合成氨工業(yè)中所涉及的熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡知識(shí)、氮的固定、原電池的電極反應(yīng)方程式的書寫