Question

大氣固氮和合成氮是周氮的重要形式．下表是大氣固氮和合成氨的部分K值：

	N2+O2═2NO		N2+3H2═2NH3
溫度	25℃	2000℃	25℃	400℃
平衡常數K	3.84×10-31	0.1	5×108	200

（1）大氣固氮是

 

（“吸熱”、“放熱”）反應；人工固氮對農業意義十分重大，根據表中數據，可推知合成氨最重要的研究方向是

 

．
（2）工業合成氨原料氣的制備主要方法如下：
（1）以空氣為原料制備N₂，其方法是

 

．
（2）以焦炭和水為原料制備H₂，反應原理為

 

、

 

．
H₂中混有的CO可用醋酸亞銅氨溶液吸收，以防止合成氨時催化劑中毒：CO（g）+Cu（NH₃）₂Ac（aq）═Cu（NH₃）₂AC?CO（aq）+Q（Q＞0）；要從除雜后的溶液中“再生”出醋酸亞銅氨，可

 

（“升”“降”）溫、

 

（“增”“降”）壓．
（3）液氨和水類似，也能自離解（電離）：NH₃+NH₃═NH₄⁺+NH₂^-．
①液氨的離子積可以表示為

 

．
②25℃時，液氨的離子積K=1.0×10^-30．若將NaNH₂固體加入液氨中，則所得溶液中不存在的關系式是（設溫度保持不變）

 

 （選填編號）
a．c（Na⁺）=c（NH₂^-）    b．c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）=1.0×10^-30  c．c（NH₂^-）＞c（NH₄⁺）
（4）若在液氨中NaNH₂和NH₄Cl都能完全電離，則用標準NaNH₂液氨溶液滴定未知濃度NH₄Cl液氨溶液時，反應的離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）平衡常數增大，平衡正向移動，在常溫下，人工固氮很難進行；
（2）①氮氣和氧氣的沸點不同；
②碳和水反應生成一氧化碳和氫氣，一氧化碳和水反應生成二氧化碳和水，從除雜后的溶液中“再生”出醋酸亞銅氨應使平衡向逆反應方向進行；
（3）①純液體的濃度為1；
②a．根據電荷守恒判斷；
b．溫度不變，離子積常數不變；
c．根據c（NH₂^-）、c（NH₄⁺）的相對大小判斷；
（4）NaNH₂和NH₄Cl反應生成氨氣和氯化鈉．

解答：解：（1）在大氣固氮中，溫度升高，平衡常數增大，平衡正向移動，正反應為吸熱反應，在常溫下，人工固氮很難進行，因此尋找在常溫下合成氨的高效催化劑是目前人工固氮的新方向，故答案為：吸熱；尋找常溫下能發生反應的催化劑；
（2）①氮氣和氧氣的沸點不同，將空氣加壓使其液化，然后蒸發（蒸餾），分離出氮氣和氧氣，故答案為：將空氣加壓使其液化，然后蒸發（蒸餾），分離出氮氣和氧氣；
②碳和水反應生成一氧化碳和氫氣：C（s）+H₂O（g）?CO+H₂，一氧化碳和水反應生成二氧化碳和水：CO+H₂O （g）?CO₂+H₂O；正反應放熱，體積減小，升溫、降壓向逆反應方向進行，故答案為：C（s）+H₂O （g）?CO+H₂；CO+H₂O（g）?CO₂+H₂O；升；降；
（3）①純液體的濃度為1，K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-），故答案為：K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）；
②a．溶液中電荷守恒，所以c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=c（NH₂^-），故a錯誤；
b．離子積常數只與溫度有關，溫度不變，離子積常數不變，故b正確；
c．加入NaNH₂固體，平衡逆向移動，導致c（NH₂^-）＞c（NH₄⁺），故c正確；
故答案為：a；
（4）NaNH₂和NH₄Cl反應生成氨氣和氯化鈉，反應的離子方程式為NH₄⁺+NH₂^-→2NH₃，故答案為：NH₄⁺+NH₂^-→2NH₃．

點評：本題考查氮的固定、化學平衡、弱電解質的電離，利用知識遷移的方法結合水的電離進行分析，難度中等．