Question

【题目】氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥，是一种用途广泛的化工原料。

（1）下表是当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是 。

②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是 （填字母）。

A. 及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率

B. 加催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率

C. 上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)= K(Q) >K(N)

③ M点对应的H2转化率是 。

（2）工业制硫酸的尾气中含较多的SO2，为防止污染空气，回收利用SO2，工业上常用氨水吸收法处理尾气。

① 当氨水中所含氨的物质的量为3 mol ，吸收标准状况下44.8 L SO2时，溶液中的溶质为 。

② NH4HSO3溶液显酸性。用氨水吸收SO2，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是 （填字母）。

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-)

（3）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：

①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液。

②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是 。

③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池正极的电极反应方是 。

Answer 1

【答案】（1）① 200℃ ② AC ③ 75%

（2）① (NH4)2SO3和NH4HSO3② a b

（3）① 碱性 ② CO2 ③ 3O2 + 12e－+ 6H2O = 12OH－或 O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－

【解析】

试题分析：（1）①合成氨反应放热，降低温度，平衡正向移动，氨的百分含量升高，即温度越低氨气的百分含量越高，所以，曲线a对应的温度是200℃；②A、减小生成物浓度平衡正向移动，及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率，正确；B、催化剂不影响平衡移动，加催化剂能加快反应速率但不能提高H2的平衡转化率，错误；C、K只受温度影响，该反应温度升高时K值减小，b是400℃，c是600℃，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），正确，选AC。

③ 3N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）

反应前（mol） 1 3 0

反应了（mol） x 3x 2x

平衡时（mol） 1-x 3-3x 2x

据题意M点时：2x/(4-2x)=60%，则x=3/4，则氢气的转化率为75%。

（2）①氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO2时．N原子3mol，S原子2mol，据原子守恒，在（NH4）2SO3中，其原子个数比N：S=2：1，在中，NH4HSO3，其原子个数比N：S=1：1，所以，生成物有（NH4）2SO3和NH4HSO3。②据电荷守恒有：c（NH4+）+c（H+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），溶液显中性，则，c（H+）=c（OH-），故a、b正确，c错误，选：ab。

（3）①氨气是碱性气体，所以电解液最好选择碱性的；②空气中的CO2能和氨水反应，所以滤去的气体是CO2；③正极发生氧化反应，氧气在正极反应，注意时碱性环境，所以，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。