Question

【題目】氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法，氨還可以進(jìn)一步用來合成尿素、生產(chǎn)純堿。

（1）寫出氨分子的電子式______，其中氮原子有_____種能量不同的電子，氮原子的軌道表示式__________。

（2）根據(jù)如圖提供的信息，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式___________________，右圖的曲線中______（填“a”或“b”）表示加入鐵觸媒（催化劑）的能量變化曲線。

（3）在恒容容器中，下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是______。

A 3v（H2）正=2v（NH3）逆

B 單位時間內(nèi)生成nmolN2的同時生成2nmolNH3

C 容器內(nèi)氣體的密度不隨時間的變化而變化

D 容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化

（4）為了尋找合成NH3的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計了三組實驗（如下表），請在下表空格處填入相應(yīng)的實驗條件及數(shù)據(jù)。

實驗編號	T（℃）	n（N2）/n（H2）	P（MPa）
1	450	1/3	1
2	________	1/3	10
3	480	_________	10

（5）氨氣制取尿素[CO（NH2）2]的合成塔中發(fā)生反應(yīng)：2NH3（g）+CO2（g）CO（NH2）2（l）+H2O（g）。圖為合成塔中不同氨碳比a和水碳比b時二氧化碳轉(zhuǎn)化率（α）。b宜控制在_______（填字母）范圍內(nèi)。

A. 0.6～0.7 B. 1～1.1 C. 1.5～1.6 D. 1～1.6

a宜控制在4.0左右，理由是_________。

Answer 1

【答案】 3 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+92kJ b BD 450 1/3 A 氨碳比a大于4.0時，增大氨氣的物質(zhì)的量，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加不大，增加了生產(chǎn)成本；氨碳比a小于4.0時，二氧化碳轉(zhuǎn)化率較小

【解析】

(1)電子式是在元素符號周圍用點“”或叉“”來表示元素原子的最外層電子，氮元素最外層有5個電子，氫元素最外層有1個電子，所以氨分子的電子式為 ，其中氮原子的軌道表示式為，由軌道表示式可以看出氮原子有3種能量不同的電子。

答案為： ；3；；

(2)由能量變化圖可知，1molN2(g)和3molH2(g)完全反應(yīng)生成2molNH3(g)放出的能量為：508kJ/mol-600 kJ/mol=-92 kJ/mol，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+92kJ。加入催化劑能降低反應(yīng)的活化能，曲線b的活化能較低，所以曲線b表示加入鐵觸媒（催化劑）的能量變化曲線。

答案為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+92kJ；b；

(3)A.正向和逆向用不同物質(zhì)表示的速率比等于計量系數(shù)比時，說明v正=v逆，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以2v（H2）正=3v（NH3）逆時，說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡，A錯誤；

B. 單位時間內(nèi)生成nmolN2的同時生成2nmolNH3，說明v正=v逆，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；

C. 容器內(nèi)氣體的密度，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量m不變，恒容容器V不變。所以無論反應(yīng)是否平衡，容器內(nèi)氣體的密度總是不變的，C錯誤；

D. 合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3，正向氣體體積減小，逆向氣體體積增大，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，體系內(nèi)氣體的實際體積不變，壓強(qiáng)也就不變了。所以容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化，說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡，D正確；

答案選BD。

(4)該實驗應(yīng)用控制變量法來尋找合成NH3的適宜條件，由表格得到的信息：第1和第2組實驗對照，第2組實驗改變的條件是壓強(qiáng)，所以第2組實驗的溫度和第1組相同，應(yīng)為450℃；第2和第3組實驗對照，第3組實驗改變的條件是溫度，所以第3組實驗的n（N2）/n（H2）應(yīng)和第2組相同，為1/3。

答案為：450 ； 1/3 ；

(5)由給出的圖像可以看出，當(dāng)氨碳比a相同時，水碳比b在0.6～0.7這條曲線對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率最高，所以b宜控制在0.6～0.7范圍內(nèi)。當(dāng)b宜控制在0.6～0.7范圍內(nèi)，氨碳比a大于4.0時，增大氨氣的物質(zhì)的量，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加不大，但卻增加了生產(chǎn)成本；而氨碳比a小于4.0時，二氧化碳轉(zhuǎn)化率較小，因此a宜控制在4.0左右。

答案為：A；氨碳比a大于4.0時，增大氨氣的物質(zhì)的量，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加不大，增加了生產(chǎn)成本；氨碳比a小于4.0時，二氧化碳轉(zhuǎn)化率較小；