Question

氨氣常用作致冷劑及制取銨鹽和氮肥，是一種用途廣泛的化工原料．
（1）下表是當反應器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反應達到平衡時，混合物中NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)隨壓強的變化曲線．

①曲線a對應的溫度是

 

．
②關于工業(yè)合成氨的反應，下列敘述正確的是

 

（填字母）．
A．及時分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉化率
B．加催化劑能加快反應速率且提高H₂的平衡轉化率
C．上圖中M、N、Q點平衡常數(shù)K的大小關系是K（M）=K（Q）＞K（N）
③M點對應的H₂轉化率是

 

．
（2）工業(yè)制硫酸的尾氣中含較多的SO₂，為防止污染空氣，回收利用SO₂，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣．
①當氨水中所含氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L SO₂時，溶液中的溶質(zhì)為

 

．
②NH₄HSO₃溶液顯酸性．用氨水吸收SO₂，當吸收液顯中性時，溶液中離子濃度關系正確的是

 

（填字母）．
a．c（NH₄⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
b．c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，下圖是供氨水式燃料電池工作原理：

①氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇

 

（填“酸性”、“堿性”或“中性”）溶液．
②空氣在進入電池裝置前需要通過過濾器除去的氣體是

 

．
③氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池正極的電極反應方是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）①合成氨反應放熱，溫度越低氨氣的百分含量越高；
②A、減小生成物濃度平衡正向移動；B、催化劑不影響平衡移動；C、K只受溫度影響，該反應溫度升高時K值減��；
③利用α（H₂）=

n(轉化)

n(起始)

求算；
（2）①氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L SO₂時．N原子3mol，S原子2mol，據(jù)原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子個數(shù)比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子個數(shù)比N：S=1：1，據(jù)此分析；
②利用電荷守恒原理解答；
（3）①氨氣是堿性氣體；②空氣中的CO₂能和氨水反應；③正極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極反應，注意時堿性環(huán)境．

解答： 解：（1）①合成氨反應放熱，溫度越低氨氣的百分含量越高，所以，曲線a對應的溫度是200℃，故答案為：200℃；
②A、減小生成物濃度平衡正向移動，及時分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉化率，故A正確；
B、催化劑不影響平衡移動，加催化劑能加快反應速率但不能提高H₂的平衡轉化率，故B錯誤；
C、K只受溫度影響，該反應溫度升高時K值減小，b是400℃，c是600℃，上圖中M、N、Q點平衡常數(shù)K的大小關系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正確；
故選：AC；
③3N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）
反應前（mol）  1       3                 0
反應了（mol）  x       3x               2x
平衡時（mol） 1-x     3-3x              2x
據(jù)題意M點時：

2x

1-x+3-3x+2x

=60%
              x=

3

4

，
則氫氣的轉化率為：

3× 3 4

3

×100%=75%，故答案為：75%；
（2）①氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L SO₂時．N原子3mol，S原子2mol，據(jù)原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子個數(shù)比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子個數(shù)比N：S=1：1，所以，生成物有（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃，故答案為：（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃；
②據(jù)電荷守恒有：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），溶液顯中性，則，c（H⁺）=c（OH^-），故a正確，b正確，c錯誤，故選：ab；
（3）①氨氣是堿性氣體，所以電解液最好選擇堿性的，故答案為：堿性；
②空氣中的CO₂能和氨水反應，所以，濾去的氣體是CO₂，故答案為：CO₂；
③正極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極反應，注意時堿性環(huán)境，所以，正極的電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

點評：本題考查了電化學、熱化學、化學平衡、電解質(zhì)溶液以及氣體的制取等等，考查范圍廣，問題跨度大，難度一般，需要學生在學習過程中抓住基礎．