Question

11．經(jīng)過(guò)科學(xué)家的大量研究，工業(yè)上氮?dú)夂蜌錃庠谝欢�條件下直接化合制得氨．圖1是工業(yè)合成氨生產(chǎn)的示意圖．
①圖1中分離出物質(zhì)X的化學(xué)式為NH₃．
②圖1中選定500℃、20～50MPa條件的主要原因BC（填字母）
A．溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響
B．鐵觸媒在該溫度時(shí)活性大
C．工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制
③改變反應(yīng)條件，會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)．圖2表示隨條件改變，氨氣的百分含量的變化趨勢(shì)．
當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢(shì)正確的是（選填a、b、c）c；
當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢(shì)正確的是（選填a、b、c）a．
④常溫下氨氣極易溶于水，其水溶液可以導(dǎo)電，請(qǐng)用方程式表示氨氣溶于水過(guò)程中存在的可逆反應(yīng)NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-．

Answer 1

分析 ①根據(jù)題干中的流程圖1生產(chǎn)流程知，原料氣氮?dú)夂蜌錃猓��?jīng)過(guò)氨的合成、氨的分離，循環(huán)利用的為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚猓�分離出的是氨氣，據(jù)此解答；
②該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理及其生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行解答；
③合成氨反應(yīng)是一個(gè)體積減小反應(yīng)，可以得出隨著壓強(qiáng)的增大，平衡向氨氣增大的方向移動(dòng)，結(jié)合圖象可以知道c符合要求．又因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，可以得出隨著溫度的升高，平衡向氨氣減少的方向移動(dòng)，結(jié)合圖象可以知道a符合要求；
④氨氣和水反應(yīng)生成氨水，氨水電離生成氫氧根離子和銨根離子，據(jù)此解答；

解答 解：①合成氨工業(yè)有下列流程：原料氣制備、原料氣凈化和壓縮、氨的合成、氨的分離，從圖1生產(chǎn)流程知，原料氣氮?dú)夂蜌錃�，�?jīng)過(guò)氨的合成、氨的分離，所以X為氨氣，Y為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚�，再循環(huán)利用，故答案為：NH₃；
②A．升高溫度，能使反應(yīng)速率加快，但該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于氨的合成；增大壓強(qiáng)，能使反應(yīng)速率加快，反應(yīng)也向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但過(guò)高的壓強(qiáng)，反應(yīng)成本高，故A錯(cuò)誤；
B．實(shí)際生產(chǎn)中采用400～500℃的高溫，催化劑的催化活性最高，可以增加反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間；故B正確；
C．合成氨工業(yè)的原理是：N₂+3H₂$?_{500℃、鐵觸煤}^{20-50MPa}$2NH₃△H＜0，從化學(xué)平衡的角度看，溫度越低，壓強(qiáng)越大，越有利于合成氨，工業(yè)生產(chǎn)以經(jīng)濟(jì)利益最大化為目的，所以工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制，目前的生產(chǎn)條件為：催化劑-鐵觸媒，溫度-400～500℃，壓強(qiáng)-30～50MPa，故C正確；
故答案為：BC．
③合成氨工業(yè)的原理是：N₂+3H₂$?_{500℃、鐵觸煤}^{20-50MPa}$2NH₃△H＜0，因△H＜0，從化學(xué)平衡的角度看，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，越有利于合成氨，增加溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的百分含量減少；正反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)，所以壓強(qiáng)越大，越有利于合成氨，增大壓強(qiáng)時(shí)平衡向右進(jìn)行，氨氣的百分含量增大，結(jié)合圖象可以知道c符合要求．又因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，可以得出隨著溫度的升高，平衡向氨氣減少的方向移動(dòng)，結(jié)合圖象可以知道a符合要求；答案為：c；a；
④氨氣和水反應(yīng)生成氨水，氨水電離生成氫氧根離子和銨根離子，方程式為：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案為：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-；

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了合成氨工業(yè)，題目綜合性強(qiáng)，難度較大，掌握合成氨工業(yè)的流程，掌握化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的移動(dòng)以及熱化學(xué)部分的知識(shí)，是解答本題的關(guān)鍵．