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，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，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，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)的量之比的計算，題目難度中等．