Question

【題目】NH3是一種重要的化工原料。
(1)不同溫度、壓強(qiáng)下.合成該平衡體系NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖 (N2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1:3)。

①分析圖中數(shù)據(jù)，升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值____(填“增大”“減小”或“不變”)。

②如果開始時(shí)向密閉容器中投入1.0mol N2 和3.0mol H2，則在500℃、3×107Pa條件下達(dá)到平衡時(shí)N2 的平衡轉(zhuǎn)化率=_______。(保留兩位有效數(shù)字)

③液氨和水頗為相像，它能溶解多種無機(jī)及有機(jī)分子，其電離方程式可表示為2NH3 NH4++ NH2一(某溫度下其離子積常數(shù)為10-30)。液氨中的pNH4與水中的pH相似，則該溫度下液氨的pNH4=____。

(2)以氨氣代替氫氣研發(fā)氨清潔燃料電池是當(dāng)前科研的一個(gè)熱點(diǎn)。氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________________。

(3)NH3也是造成水體富營(yíng)養(yǎng)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(zhuǎn)化為氮?dú)獬�去，其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:

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

反應(yīng)II :NH2Cl(aq)+HClO(aq)=NHCl2(aq) +H2O(l) △H2=bkJ/mol；

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

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

②已知在水溶液中NH2Cl較穩(wěn)定，NHCl2不穩(wěn)定易轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｔ谄渌麠l件不變的情況下，改變對(duì)溶液中次氯酸鈉去氨氮效果與余氯(溶液中+1價(jià)氯元素的含量)的影響如圖所示。a點(diǎn)之前溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)為_______(填序號(hào))。

A.反應(yīng)I、I I B.反應(yīng)I

③除氨氮過程中最佳的值約為______________。

Answer 1

【答案】 減小 41% 15 2NH3 6e + 6OH=N2 + 6H2O 2a＋2b＋c B 1.5

【解析】（1）考查化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、pH的計(jì)算，①根據(jù)圖，隨著溫度的升高，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，說明正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，即升高溫度，平衡常數(shù)K減��；②

N2＋3H22NH3

起始： 1 3 0

變化： x 3x 2x

平衡：1－x 3－3x 2x ，500℃、3×107Pa時(shí)NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.26，即2x/(1－x＋3－3x＋2x)=0.26，解得x=0.41，即N2的轉(zhuǎn)化率為41%；③根據(jù)水的離子積，c(NH4＋)×c(NH2－)=10－30，且c(NH4＋)=c(NH2－)，推出c(NH4＋)=10－15mol·L－1，因此該溫度下pNH4=15；（2）考查電極反應(yīng)式的書寫，因?yàn)槭乔鍧嵞茉矗�因�?/span>NH3→N2，根據(jù)原電池的工作原理，NH3在負(fù)極上參與反應(yīng)，電解質(zhì)為KOH溶液，因此負(fù)極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O；（3）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)條件的選擇，①反應(yīng)I×2＋反應(yīng)II×2＋反應(yīng)III，得出：目標(biāo)方程式的△H=(2a＋2b＋c)kJ·mol－1；②a點(diǎn)之前，次氯酸的量少，氨氣的量多，因此發(fā)生反應(yīng)I，故選項(xiàng)B正確；③去除率較高，同時(shí)余氯量最少，圖像中符合的比值為1.5。