Question

氨是重要的化工产品和化工原料。
（1）氨的电子式是                。
（2）已知：

①合成氨的热化学方程式是   。
②降低温度，该反应的化学平衡常数K           ．（填“增大”、“减小’’或“不变”）。
（3）有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图l所示。
电池正极的电极反应式是                        ，A是              。

（4）用氨合成尿素的反应为2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂（l）+ H₂O(g)。工业生产时，原料气带有水蒸气。图2表示CO₂的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是                    。
②测得B点氨的转化率为40%，则x₁                   。

Answer 1

(13分)
（1）   （2分）
（2）①N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) △H=-92kJ/mol
②增大
（3）N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺    (2分)   NH₄Cl   （2分）
（4）Ⅲ  (1分)；  3  （2分）

试题分析：（1）氨的分子中氮与氢原子之间形成一对共用电子对，所以氨的电子式是
（2）①根据反应的△H=反应物的总键能-生成物的总键能，计算合成氨的△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-3×391×2kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的热化学方程式是N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)  △H=-92kJ/mol；
②该反应放热，所以降温，平衡正向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，化学平衡常数将增大；
（3）该电池的本质反应是合成氨反应，所以正极是氮气发生还原反应，电极反应式为N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；生成的铵根离子与氯化氢结合生成氯化铵，所以A是NH₄Cl；
（4）氨碳比一定时，水碳比越大，说明原料气中含二氧化碳越少，二氧化碳的转化率越低，所以二氧化碳转化率最低的即为水碳比最大的，是Ⅲ曲线；B点二氧化碳的转化率是60%，氨气的转化率是40%，设NH₃、CO₂的起始物质的量分别为n₁、n₂，则n₁×40%/2= n₂×60%,解得n₁/n₂= x₁=3。