Question

【题目】氨是化学实验室及化工生产中的重要物质，应用广泛。

（1）已知25℃时：N2（g）+O2（g）2NO（g） △H1＝+183 kJ／mol

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（1） △H2＝-571.6 kJ／mol

4NH3（g）+5O2（g）＝4NO（g）+6H2O（1） △H3＝-1164.4 kJ／mol

则N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H＝________kJ／mol

（2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，起始投料时各物质浓度如下表：

	N2	H2	NH3
投料I	1.0 mol/L	3.0 mol/L	0
投料II	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

①该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为________。

②按投料I进行反应，测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40％，若按投料II进行反应，起始时反应进行的方向为________（填“正向”或“逆向”）。

③若升高温度，则合成氨反应的化学平衡常数___________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

④L（L1、L2）、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，合成氨反应中H2（g）的平衡转化率随X的变化关系。

i X代表的物理量是_________，

ii 判断L1、L2的大小关系，并简述理由：_____________。

（3）如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。

①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中 c（NH4+）_________c（NO3-）（填“>”、“<”或“＝”）。

②Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式是__________。

③理论上电路中每转移3 mol e-，最多可以处理废氨水中溶质（以NH3计）的质量是________g。

Answer 1

【答案】 -92.2 K＝ 逆向 变小 温度 L1<L2，当温度一定时，压强越大，平衡转化率越大。 < O2+2H++2e-＝H2O2 17g

【解析】（1）已知25℃时：①N2（g）+O2（g）2NO（g）△H=+183kJ/mol

②2H2（g）+O2（g）2H2O（l）△H=﹣571.6kJ/mol

③4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（l）△H=﹣1164.4kJ/mol

根据盖斯定律①+②×﹣×③得，N2（g）+3H2（g）3NH3（g）△H=+183﹣571.6×+×1164.4=﹣92.2kJ/mol，（2）①因为合成氨反应的平衡常数=生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积，所以N2（g）+3H2（g）3NH3（g）的平衡常数表达式为K=；②按投料Ⅱ将氨气完全转化到右边，则与投料Ⅰ完全相同，为完全等效平衡，所以按投料Ⅱ进行反应平衡时H2的浓度也为3.0mol/L×（1﹣40%）=1.8mol/L，所以按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为正向，③由（1）得出合成氨为放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，所以反应的化学平衡常数变小，④i、由图可知，X越大，氢气转化率越低，升高温度平衡向逆反应方向移动，则氢气转化率减小，则X表示温度；ii、由N2（g）+3H2（g）3NH3（g）△H＜0，温度高，氢气转化率小，压强大，平衡正向移动，氢气转化率大，图中等温度时L2对应的氢气转化率大，则压强L1＜L2；

(4)①向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，根据溶液呈电中性，溶液中c（NH4+）+c（H+）=c（NO3-）+c（OH-），pH约为5呈酸性，c（H+）＞c（OH-），所以c（NH4+）＜c（NO3-）；②利用电解法制H2O2，在该电解池中，Ir-Ru惰性电极有吸附O2作用为氧气得电子发生还原反应，O2+2H++2e-═H2O2；③4NH3+3O22N2+6H2O中，氨气中的氮元素从-3价变为氮气中的0价，4mol氨气转移12mol电子，所以转移3mol电子，最多可以处理废氨水中溶质（以NH3计）的质量是1mol×17g/mol=17g。