Question

【題目】氨氣是中學化學中常見的氣體，其用途廣泛。

（1）工業(yè)上氨氣可以由氫氣和氮氣合成。

①該反應的熱化學方程式是___。

②450℃，將5molN2和5molH2充入2L恒容密閉容器中發(fā)生反應，5min后達到平衡，N2的轉化率為20%，則NH3的化學反應速率v(NH3)=___，該溫度下如圖所示反應的平衡常數(shù)的數(shù)值K=___，溫度升高，平衡常數(shù)K將___（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）工業(yè)制硫酸的尾氣中含較多的SO2，為防止污染空氣，回收利用SO2，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣。

①當氨水中所含氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標準狀況下44.8LSO2時，溶液中的溶質(zhì)為___。

②已知NH4HSO3溶液顯酸性。用氨水吸收SO2，當吸收液顯中性時，溶液中離子濃度關系正確的是___。

A.c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

B.c(NH4+)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)

C.c(NH4+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

D.c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)

（3）氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，如圖是供氨水式燃料電池工作原理：

①氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇___（填“酸性”、“堿性”或“中性”）溶液。

②氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池的總反應方程式為___，正極的電極反應式為___。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-93.36kJ/mol 0.2mol·L-1·min-1 0.5 減小 (NH4)2SO3和NH4HSO3 AB 堿性 4NH3+3O2=2N2+6H2O O2+4e-+2H2O=4OH-（或3O2+12e-+6H2O=12OH-）

【解析】

(1)①先根據(jù)△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和求出△H，再書寫熱化學方程式；②結合化學平衡三段式列式計算；

(2)①氨的物質(zhì)的量為3mol，標準狀況下44.8L SO2的物質(zhì)的量為2mol，根據(jù)吸收后溶液中N原子和S原子的關系結合(NH4)2SO3和NH4HSO3的化學式分析判斷；②利用電荷守恒、物料守恒和溶液的酸堿性分析判斷；

(3)①氨氣是堿性氣體；②生成的無毒氣體時N2，據(jù)此書寫總反應；氧氣在正極發(fā)生還原反應，結合堿性環(huán)境書寫正極反應式。

(1)①△H=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和=945kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391.06kJ/mol =-93.36 kJ/mol，所以，其熱化學方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93.36 kJ/mol，故答案為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.36 kJ/mol；

②450℃，2L密閉容器中，5mol N2和5mol H2發(fā)生反應，達到平衡時，N2的轉化率為20%.

NH3的化學反應速率v(NH3)== 0.2mol·L-1·min-1，平衡常數(shù)K==0.5，該溫度下反應的平衡常數(shù)的數(shù)值是0.5；該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K將減小，故答案為：0.2mol·L-1·min-1；0.5；減小；

(2)①氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L(2mol) SO2時，溶液中含有N原子3mol，S原子2mol，根據(jù)原子守恒，在(NH4)2SO3中，其原子個數(shù)比為2∶1，在NH4HSO3中，其原子個數(shù)比為1∶1，所以，生成物有(NH4)2SO3和NH4HSO3，故答案為：(NH4)2SO3和NH4HSO3；

②NH4HSO3溶液顯酸性，用氨水吸收SO2，當吸收液顯中性時，c(H+)=c(OH-)，根據(jù)電荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，則c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，故A正確，C錯誤；存在c(NH4+)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)，故B正確，NH4HSO3溶液顯酸性，現(xiàn)在溶液顯中性，說明是NH4HSO3和氨水的混合溶液，根據(jù)物料守恒，c(NH4+)+c(NH3·H2O)＞c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)，故D錯誤；故答案為：AB；

(3)①氨氣是堿性氣體，所以電解液最好選擇堿性溶液，故答案為：堿性；

②生成的無毒氣體是N2，化學方程式為：4NH3+3O2=2N2+6H2O，氧氣在正極發(fā)生還原反應，正極的電極反應式為：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案為：4NH3+3O2=2N2+6H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-。