Question

8．合成氨工業對國民經濟和社會發展具有重要意義
（1）工業合成氨工業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下是N₂和H₂反應生成1molNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業合成氨的熱化學反應方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1．（熱量Q的數值用含字母a、b的代數式表示）
（3）下列有關該反應的說法正確的是C（填序號）
A．保持容器的體積不變，當混合氣體的密度不變時，說明反應已經達到平衡狀態．
B．達到平衡時若升高溫度，混合氣體中氮元素的質量分數將變大．
C．達到平衡時若減少容器的體積，正反應速率將大于逆反應速率．
D．達到平衡后，N₂的轉化率和H₂的轉化率一定相等．
（4）在催化劑存在下，NH₃可用來消除NO的污染，生成兩種對環境無害的物質．寫出反應的化學方程式：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$5N₂+6H₂O；該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比是2：3
（5）把NH₃通入鹽酸溶液中，所得溶液的pH=7，此時溶液中離子濃度關系是c（NH₄⁺）=c（Cl^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）．

Answer 1

分析 （1）工業合成氨的催化劑是以鐵為載體的鐵觸媒，氨氣是共價化合物，氮原子最外層5個電子，其中三個和三個氫原子形成三個共價鍵；
（2）由圖求出N₂和H₂反應生成1molNH₃的反應熱，再根據熱化學反應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，
A．保持容器的體積不變，混合氣體質量不變，當混合氣體的密度不變時，不能說明反應已經達到平衡狀態；
B．達到平衡時若升高溫度，平衡正向進行；
C．達到平衡時若減少容器的體積，壓強減小反應速率減小，平衡正向進行；
D．轉化率和起始量變化量有關，達到平衡后，N₂的轉化率和H₂的轉化率不一定相等；
（4）NH₃可用來消除NO的污染，生成2種對環境無害的物質，應生成氮氣和水；
（5）氨氣通入鹽酸溶液反應生成氯化銨溶液，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）工業合成氨的催化劑是以鐵為載體的鐵觸媒，氨氣是共價化合物，氮原子最外層5個電子，其中三個和三個氫原子形成三個共價鍵，電子式為：，故答案為：鐵觸媒；；
（2）由圖可知，N₂和H₂反應生成1molNH₃放出的熱量為（b-a）kJ，該反應的熱化學反應方程式為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，
A．保持容器的體積不變，混合氣體質量不變，當混合氣體的密度不變時，ρ=$\frac{m}{V}$，過程中始終不變，不能說明反應已經達到平衡狀態，故A錯誤；
B．反應是放熱反應，達到平衡時若升高溫度，平衡正向進行，氨氣含量越多，氮元素含量越少，故B錯誤；
C．達到平衡時若減少容器的體積，壓強減小反應速率減小，平衡正向進行，正反應速率將大于逆反應速率，故C正確；
D．轉化率和位置的起始量和變化量有關，達到平衡后，N₂的轉化率和H₂的轉化率不一定相等，故D錯誤；
故選C；
（4）NH₃可用來消除NO的污染，生成2種對環境無害的物質，應生成氮氣和水，反應的方程式為4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$5N₂+6H₂O，反應中只有N元素化合價發生變化，由方程式可知反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為4：6=2：3，
故答案為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$5N₂+6H₂O；2：3；
（5）氨氣通入鹽酸溶液反應生成氯化銨溶液，若溶液PH=7，溶液中溶質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^-）．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫、化學平衡影響因素分析判斷、氧化還原反應定量計算，電解質溶液中電荷守恒等知識，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．