Question

氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位．
（1）合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2mol NH₃，放出92.2kJ熱量．
①工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是

 

．
②若起始時向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，達平衡后放出的熱量為Q，則Q（填“＞”、“＜”或“=”）

 

184.4kJ．
③已知：

1mol N-H鍵斷裂吸收的能量約等于

 

kJ．
（2）工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l），該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓變△H（填“＞”、“＜”或“=”）

 

0
②在一定溫度和壓強下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，如圖是氨碳比（x）與CO₂平衡轉(zhuǎn)化率（α）的關(guān)系．α隨著x增大而增大的原因是

 

．
③如圖中的B點處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）氮氣是制備含氮化合物的一種重要物質(zhì)，而氮的化合物用途廣泛．
下面是利用氮氣制備含氮化合物的一種途徑：

①過程Ⅱ的化學(xué)方程式是

 

．
②運輸時，嚴(yán)禁NH₃與鹵素（如Cl₂）混裝運輸．若二者接觸時劇烈反應(yīng)產(chǎn)生白煙，并且0.4mol NH₃參加反應(yīng)時有0.3mol 電子轉(zhuǎn)移．寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
③氨是一種潛在的清潔能源，可用作堿性燃料電池的燃料．
已知：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1316kJ/mol，則該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法分析書寫；
②反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進行徹底；
③依據(jù)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量計算得到；
（2）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷反應(yīng)吸熱放熱；
②增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進行；
③依據(jù)x含義和圖象數(shù)據(jù)分析結(jié)合化學(xué)方程式換算氨氣轉(zhuǎn)化率；
（3）①根據(jù)氮的固定是將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，以及氮氣的化學(xué)性質(zhì)來分析；
②根據(jù)氨氣和氯氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白煙，說明生成了氯化銨，0.4molNH₃參加反應(yīng)時有0.3mole^-轉(zhuǎn)移說明，
氨氣中的N化合價從-3價變?yōu)?價，即被氧化為N₂，化合價變化的氨氣占反應(yīng)的氨氣的

1

4

；
③根據(jù)負(fù)極失去電子，化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)寫出電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.2kJ熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)放出的熱量寫出
熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol
②反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進行徹底，該溫度下合成塔中放入2mol N₂和6mol H₂，生成的氨氣小于2mol，故達平衡后放出的熱量小于184.4 kJ；
故答案為：＜；
③3H₂+N₂?2NH₃，反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量=3×436+945.8-6×N-H鍵鍵能=-92.2，N-H鍵鍵能=391KJ；
故答案為：391；
（2）①平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），圖象分析判斷，增大氨氣濃度平衡正向進行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：NH₃增大，平衡正向移動，則增大CO₂的轉(zhuǎn)化率；
③B點處x=4，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為4，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為64%，假設(shè)氨氣為4mol，二氧化碳為1mol，則反應(yīng)的二氧化碳為0.64mol，
依據(jù)化學(xué)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反應(yīng)的氨氣為1.28mol，
NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率=

1.28mol

4mol

×100%=32%；
故答案為：32%；
（3）①氮的固定是將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，過程Ⅱ的化學(xué)方程式為：N₂+3H₂

催化劑 .

高溫高壓

2NH₃ （N₂+O₂

放電  .

2NO），
故答案為：N₂+3H₂

催化劑 .

高溫高壓

2NH₃ （N₂+O₂

放電  .

2NO）
②根據(jù)氨氣和氯氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白煙，說明生成了氯化銨，0.4molNH₃參加反應(yīng)時有0.3mole^-轉(zhuǎn)移說明氨氣中的N化合價從-3價變?yōu)?價，
即被氧化為N₂，化合價變化的氨氣占反應(yīng)的氨氣的

1

4

，由此寫出反應(yīng)的方程式：8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂，
故答案為：8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂；
③根據(jù)負(fù)極失去電子，化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂↑+6H₂O，
故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂↑+6H₂O．

點評：本題考查了化學(xué)能與熱能關(guān)系分析判斷，熱化學(xué)方程式書寫，氮的固定、化學(xué)平衡移動原理、氧化還原反應(yīng)、電極反應(yīng)的書寫，
難度中等．注意可逆反應(yīng)的判斷，電極反應(yīng)式書寫注意介質(zhì)的參與，題目難度中等