Question

【題目】合成氨工業對國民經濟和社會發展具有重要意義

(1)工業合成氨工業常用的催化劑是____________,氨分子的電子式是__________

(2)圖是一定的溫度和壓強下是N2和H2反應生成1molNH3過程中能量變化示意圖，請寫出工業合成氨的熱化學反應方程式_______。（熱量Q的數值用含字母a、b的代數式表示）

(3)下列有關該反應的說法正確的是_____（填序號）

A.保持容器的體積不變，當混合氣體的密度不變時，說明反應已經達到平衡狀態。

B.達到平衡時若升高溫度，混合氣體中氮元素的質量分數將變大。

C.達到平衡時若減少容器的體積，正反應速率將大于逆反應速率。

D.達到平衡后，N2的轉化率和H2的轉化率一定相等。

(4)在催化劑存在下，NH3可用來消除NO的污染，生成兩種對環境無害的物質。寫出反應的化學方程式：_____________________;該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比是___________

(5)把NH3通入鹽酸溶液中，所得溶液的pH=7, 此時溶液中離子濃度關系是__________ ; ______

Answer 1

【答案】鐵觸媒 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b-a）kJ·mol-1 C 4NH3+6NO → 5N2+6H2O 2:3 c(NH4+)＝c(Cl-)＞c(H+)＝c(OH-) c(NH4+)+c(H+)＝c(OH-)+ c(Cl-)

【解析】

工業合成氨的催化劑是以鐵為載體的鐵觸媒，氨氣是共價化合物，氮原子最外層5個電子，其中三個電子和三個氫原子形成三個共價鍵；由圖求出N2和H2反應生成1molNH3的反應熱，再根據熱化學反應方程式的書寫要求解答；合成氨是氣體體積減小的放熱反應，依據平衡移動原理判斷；NH3可用來消除NO的污染，生成2種對環境無害的物質，應生成氮氣和水；氨氣通入鹽酸溶液反應生成氯化銨溶液，溶液中一定存在電荷守恒；若溶液pH=7，則氫氧根離子濃度和氫離子濃度相同，結合電荷守恒得到離子濃度大小。據此分析。

(1)工業合成氨的催化劑是以鐵為載體的鐵觸媒，氨氣是共價化合物，氮原子最外層5個電子，其中三個電子和三個氫原子形成三個共價鍵，電子式為：；答案為：鐵觸媒；； (2)由圖可知，N2和H2反應生成1molNH3放出的熱量為(b-a)kJ，該反應的熱化學反應方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-2(b-a) kJ·mol-1，故答案為： N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b-a）kJ·mol-1 ；

(3)合成氨是氣體體積減小的放熱反應，保持容器的體積不變，混合氣體質量不變，當混合氣體的密度不變時，不能說明反應已經達到平衡狀態，A錯誤；達到平衡時若升高溫度，平衡逆向進行，根據反應方程式原子守恒，氮元素質量分數保持不變，B錯誤；達到平衡時若減少容器的體積，壓強增大，平衡正向進行，正反應速率將大于逆反應速率，C正確；轉化率和起始量、變化量有關，達到平衡后，N2的轉化率和H2的轉化率不一定相等，D錯誤；答案選C；

(4) NH3可用來消除NO的污染，生成2種對環境無害的物質，應生成氮氣和水，化學方程式為：4NH3+6NO =5N2+6H2O；該反應中氧化產物與還原產物都是N2，物質的量之比是2：3；

(5)氨氣通入鹽酸溶液反應生成氯化銨溶液，若溶液pH=7，溶液中溶質為NH4Cl和NH3·H2O，溶液中氫氧根離子濃度和氫離子濃度相同，電荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)，則c(NH4+)=c(Cl-)，得到離子濃度大小為c(NH4+)＝c(Cl-)＞c(H+)＝c(OH-)；