Question

18．NH₃是一種重要的化工原料，也是造成水體富營養(yǎng)化及氮氧化物污染的重要因素之一．
（1）N₂和H₂以物質(zhì)的量之比為1：3在不同溫度和壓強(qiáng)下發(fā)生反應(yīng)：N₂+3H₂═2NH₃，測得平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖1．
①為提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上采取的合理措施有cd（填字母）．
a．采用常溫條件
b．使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br />c．將原料氣加壓
d．將氨液化并不斷移出
②圖1中所示的平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.549和0.488時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁、K₂，則K_1＞K₂．（填“＞”“＜”或“=”）
（2）氨氮是造成水體富營養(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氨氮（用NH₃表示）轉(zhuǎn)化為氮?dú)獬�去，涉及的相關(guān)反應(yīng)如下：
反應(yīng)①：NH₃+HClO═NH₂Cl+H₂O
反應(yīng)②：NH₂Cl+HClO═NHCl₂+H₂O
反應(yīng)③：2NHCl₂+H₂O═N₂+HClO+3HCl
已知在水溶液中NH₂Cl較穩(wěn)定，NHCl₂不穩(wěn)定易轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓�在其他條件一定的情況下，改變$\frac{n（NaClO）}{n（N{H}_{3}）}$（即NaClO溶液的投入量），溶液中次氯酸鈉對氨氮去除率及余氯量 （溶液中+1價(jià)氯元素的含量） 的影響如圖2所示．
①反應(yīng)中氨氮去除效果最佳的$\frac{n（NaClO）}{n（N{H}_{3}）}$值約為1.5．
②a點(diǎn)之前氨氮去除率較低的原因?yàn)镹aClO用量較少，水解生成的少量HClO與NH₃主要發(fā)生反應(yīng)①，生成較穩(wěn)定的NH₂Cl．
（3）電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH₄NO₃，其工作原理如圖3．
①電解過程（虛線內(nèi)）發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H⁺+3NH₄⁺+5NO₃^-．
②將電解生成的HNO₃全部轉(zhuǎn)化為NH₄NO₃，則通入的NH₃與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為1：4．

Answer 1

分析 （1）①該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，可以通過增大壓強(qiáng)、降低溫度、減小生成物濃度來實(shí)現(xiàn)；
②圖1中所示的平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.549和0.488時(shí)，對應(yīng)的溫度分別是400℃、450℃，升高溫度平衡逆向移動；
（2）①反應(yīng)中氨氮去除效果最佳的從圖象分析可知為去除率較高同時(shí)余氯量最少；
②NaClO用量較少，水解生成的少量HClO與NH₃主要發(fā)生反應(yīng)①；
（3）①根據(jù)圖知，反應(yīng)物是NO和水，生成物是硝酸和硝酸銨，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式；
②總反應(yīng)方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，通入的NH₃的物質(zhì)的量至少應(yīng)與生成的硝酸的物質(zhì)的量相等．

解答 解：（1）①該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，可以通過增大壓強(qiáng)、降低溫度、減小生成物濃度來實(shí)現(xiàn)，符合條件的有cd，故選cd；
②圖1中所示的平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.549和0.488時(shí)，對應(yīng)的溫度分別是400℃、450℃，升高溫度平衡逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小，故答案為：＞；
（2）①反應(yīng)中氨氮去除效果最佳的從圖象分析可知為去除率較高同時(shí)余氯量最少，圖象中符合的比值為1.5，
故答案為：1.5；
②NaClO用量較少，水解生成的少量HClO與NH₃主要發(fā)生反應(yīng)①，生成較穩(wěn)定的NH₂Cl，
故答案為：NaClO用量較少，水解生成的少量HClO與NH₃主要發(fā)生反應(yīng)①，生成較穩(wěn)定的NH₂Cl，所以氨氮去除率較低；
（3）①根據(jù)圖知，反應(yīng)物是NO和水，生成物是硝酸和硝酸銨，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H⁺+3NH₄⁺+5NO₃^-，
故答案為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H⁺+3NH₄⁺+5NO₃^-；
②總反應(yīng)方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，生成的硝酸和反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比等于2：8=1：4，通入的NH₃的物質(zhì)的量至少應(yīng)與生成的硝酸的物質(zhì)的量相等，因此通入的NH₃與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為1：4，
故答案為：1：4．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素及電解池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生圖象分析、判斷及計(jì)算能力，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫及通入氨氣與NO物質(zhì)的量之比的計(jì)算，題目難度中等．