Question

氨是重要的化工產(chǎn)品和化工原料．
（1）氨的結(jié)構(gòu)式是

 

．
（2）已知：
①合成氨的熱化學(xué)方程式是

 

．
②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式K=

 

．降低溫度，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K

 

．（填“增大”、“減小’’或“不變”）．
（3）有人設(shè)想以N₂和H₂為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖l所示．電池正極的電極反應(yīng)式是

 

，A是

 

．

（4）用氨合成尿素的反應(yīng)為2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（1）+H₂O（g）．工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，原料氣帶有水蒸氣．如圖2表示CO₂的轉(zhuǎn)化率與氨碳比[n（NH₃）/n（CO₂）]、水碳比[n（H₂O）/n（CO₂）]的變化關(guān)系．
①曲線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的水碳比最大的是

 

．（填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）
②測(cè)得B點(diǎn)（x₁，60）氨的轉(zhuǎn)化率為0.4，則x₁=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）氨的分子中氮與氫原子之間形成一對(duì)共用電子對(duì)，總共存在3個(gè)氮?dú)滏I，根據(jù)氨氣的電子式寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)式；
（2）①根據(jù)反應(yīng)的△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計(jì)算出合成氨的焓變，然后寫(xiě)出熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的概念寫(xiě)出反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式；
該反應(yīng)放熱，降溫后平衡正向移動(dòng)，生成物濃度增大，反應(yīng)物濃度減小，化學(xué)平衡常數(shù)增大；
（3）該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨反應(yīng)，所以正極是氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式；生成的銨根離子與溶液中的氯化氫結(jié)合生成氯化銨；
（4）①根據(jù)圖2可知，氨碳比一定時(shí)，水碳比越大，說(shuō)明原料氣中含二氧化碳越少，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越低，所以二氧化碳轉(zhuǎn)化率最低的即為水碳比最大的；
②B點(diǎn)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為60%，氨氣的轉(zhuǎn)化率是40%，設(shè)出NH₃、CO₂的起始物質(zhì)的量，然后列式計(jì)算．

解答： 解：（1）氨的分子中氮與氫原子之間形成一對(duì)共用電子對(duì)，所以氨的電子式是，將共用電子對(duì)換成短線(xiàn)即為結(jié)構(gòu)式，氨氣的結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；
（2）①反應(yīng)的△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，則合成氨的焓變?yōu)椋骸鱄=946kJ/mol+3×436kJ/mol-3×391×2kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol；
②反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；
該反應(yīng)放熱，所以降溫，平衡正向移動(dòng)，生成物濃度增大，反應(yīng)物濃度減小，化學(xué)平衡常數(shù)將增大，
故答案為：

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；增大；
（3）該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨反應(yīng)，所以正極是氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；
生成的銨根離子與溶液中的氯化氫結(jié)合生成氯化銨，所以A是NH₄Cl，
故答案為：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；NH₄Cl；
（4）①根據(jù)圖2可知，氨碳比一定時(shí)，水碳比越大，說(shuō)明原料氣中含二氧化碳越少，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越低，所以二氧化碳轉(zhuǎn)化率最低的即為水碳比最大的，則曲線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的水碳比最大的是Ⅲ曲線(xiàn)，
故答案為：Ⅲ；
②B點(diǎn)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為60%，氨氣的轉(zhuǎn)化率是40%，
設(shè)NH₃、CO₂的起始物質(zhì)的量分別為x、y，
則：x×40%×

1

2

=y×60%，
解得：

x

y

=x₁=3，
故答案為：3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡的影響因素、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)原則，明確平衡常數(shù)的概念及表達(dá)式，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．