Question

8．氨是重要的化工產(chǎn)品和化工原料．
（1）氨的電子式是．
（2）已知：如圖3所示．
①合成氨的熱化學(xué)方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．
②降低溫度，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K增大（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N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，A是NH₄Cl．
（4）用氨合成尿素的反應(yīng)為2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）．工業(yè)生產(chǎn)時，原料氣帶有水蒸氣．圖2表示CO₂的轉(zhuǎn)化率與氨碳比$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$、水碳比$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$的變化關(guān)系．
①曲線I、II、III對應(yīng)的水碳比最大的是Ⅲ．
②測得B點氨的轉(zhuǎn)化率為40%，則x₁3．

Answer 1

分析 （1）氨的分子中氮與氫原子之間形成一對共用電子對，總共存在3個氮氫鍵；
（2）①根據(jù)反應(yīng)的△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計算出合成氨的焓變，然后寫出熱化學(xué)方程式；
②該反應(yīng)放熱，降溫后平衡正向移動，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)，所以正極是氮氣發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此寫出正極的電極反應(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，水碳比越大，說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，然后列式計算．

解答 解：（1）氨的分子中氮與氫原子之間形成一對共用電子對，所以氨的電子式是，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該反應(yīng)放熱，所以降溫，平衡正向移動，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：增大；
（3）該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨反應(yīng)，所以正極是氮氣發(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，水碳比越大，說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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的水碳比最大的是Ⅲ曲線，
故答案為：Ⅲ；
②B點二氧化碳的轉(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%×$\frac{1}{2}$=y×60%，
解得：$\frac{x}{y}$=x₁=3，
故答案為：3．

點評 本題考查了化學(xué)平衡的計算、熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用等知識，為高考常見題型，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡的影響因素、熱化學(xué)方程式的書寫原則，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)計算能力．