Question

【題目】NH3是一種重要的化工原料。

（1）不同溫度、壓強下.合破氦平衡休系NH3的物質的量分數如圖(N2和H2的起始物質的量之比為1:3)。

①分析圖中數據，升商溫度，該反應的平衡常數K值____(填“增大”“城小”或“不變”)。

②下列關于合成氨的說法正確是_____(填序號)。

A.工業上合成氨，為了提高氨的含量壓強越大越好

B.使用催化劑可以提高氨氣的產率

C.合成氨反應△H<0、△S<0，該反應高溫條件下一定能自發進行

D.減小n(N2):n(H2)的比值，有利于提高N2的轉化率

③如果開始時向密閉容器中投入1.0molN2和3.0molH2，則在500C、3×107Pa條件下達到平衡時N2的平衡轉化率=_______。(保留兩位有效數字)

（2）以氨氣代替氫氣研發氨燃料電池是當前科研的一一個熱點。氨燃料電池使用的電解質溶液是KOH溶液。該電池負極的電極反應式為_________________。

（3）NH3也是造成水體富營養化的重要因素之一，用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的NH3轉化為氮氣除去，其相關反應的熱化學方程式如下:

反應I:NH3 (aq)+HClO(aq)=NH2Cl(aq)+H2O(l) △H1=akJ/mol；

反應II:NH2Cl(aq)+HClO(aq)=NHCl(aq)v △H2=bkJ/mol；

反應III:2NHCl2(aq)+H2O(l)=N2(g)+HClO(aq)+3HCl(aq) △H3=ckJ/mol。

①2NH3(aq)+3HClO(aq)==N2(g)+ H2O(l) △H=________kJ/mol

②已知在水溶液中NH2Cl較穩定，NHCl2不穩定易轉化為氮氣。在其他條件不變的情況下，改變對溶液中次氯酸鈉去氨氮效果與余氯(溶液中+1價氯元素的含量)的影響如圖l4所示。a點之前溶液中發生的主要反應為_______(填序號)。

A.反應I、I I B.反應I

③除氨氮過程中最佳的值約為______________。

Answer 1

【答案】 減小 D 41% 2NH3 6e + 6OH=N2 + 6H2O B 1.5

【解析】（1）①由圖像可知，升高溫度，氨氣的物質的量分數減小，該反應為放熱反應；所以升高溫度，平衡左移，該反應的平衡常數K值減小；正確答案：減小。

②400℃、5×107Pa時氨氣的含量最大,則轉化率最高，但實際工業生產中壓強不能太大，因壓強太高，對生產設備要求也高，難以實現；A錯誤；催化劑不影響平衡移動，B錯誤；合成氨反應△H<0、△S<0，該反應在低溫條件下一定能自發進行，高溫不能，C錯誤；減小n(N2):n(H2)的比值，相等于增加氫氣的濃度，平衡右移，有利于提高N2的轉化率，D正確；正確選項D。

③通過圖像可知在500℃、3×107Pa條件下達到平衡時，氨氣的物質的量分數為26%，設氮氣的消耗量為xmol,根據反應方程式進行計算如下：

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

起始量 1 3 0

變化量 x 3x 2x

平衡量 1-x 3-3x 2x

根據氨氣的物質的量分數=2x/(1-x+3-3x+2x)×100%=26%，解之x=0.41mol，所以N2的平衡轉化率為41%；正確答案：41%。

（2）氨氣為堿性氣體,易與酸反應，所以電解質溶液應呈堿性，負極發生氧化反應，氨氣被氧化生產氮氣，電極反應式為2NH3 6e + 6OH=N2 + 6H2O；正確答案：2NH3 6e + 6OH=N2 + 6H2O。

（3）①根據化學方程式和蓋斯定律計算①×2 +②×2+③得到熱化學方程式為2NH3(aq)+3HClO(aq)==N2(g)+ H2O(l) △H= ；正確答案：。

②用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的氨氮(用表示)轉化為氮氣除去，改變(即NaClO溶液的投入液)，溶液中次氯酸鈉去除氨氮效果與余氯圖象變化中，次氯酸少氨氣多，a點前發生的反應是NH3(g)+HClO(aq)==NH2Cl(aq)+H2O(l)；從圖象分析可以知道，反應中氨氮去除效果最佳為去除率較高同時余氯量最少，圖象中符合的比值為1.5；正確答案：B；1.5。