题目内容
【题目】氨是一种重要的化工原料,也是重要的工业产品,在工农业生产和国防等领域发挥着重要作用。
(1)液氨储氢是目前研究的重要课题。液氨的电离和水的电离相似,液氨中的氨也能发生电离:NH3+NH3NH4++NH2-,其离子积常数为1.0×10-30。现将2.3克金属钠投入1.0 L 液氨中,待反应结束后,假设溶液体积不变,所得溶液中NH4+离子浓度为 。
(2)用Pt电极对液氨进行电解可产生H2和N2,则阴极的电极反应式是 。
(3)用NH3催化还原NXOy可以消除氮氧化合物的污染。请写出氨气催化还原NO的化学方程式 。
(4)将一定量的N2和H2充入1L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下反应并达到平衡,测得N2为0.10 mol,H2为0.30 mol,NH3为0.10 mol,则H2的平衡转化率为 ;在该温度下的平衡常数K= 。
(5)右图是某压强下,N2与H2按体积比1: 3投料时,反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线。其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。则图中b点,v(正) v(逆)。(填“>”、“=”或“<”)
【答案】(1)1.0×10-29mol/L
(2)2NH3+2e-=H2 +2NH2- 或 2NH4++2e-=H2+2NH3
(3)4NH3+6NO5N2+6H2O (4)33.3% 3.70 L2/mol2
(5)>
【解析】
试题分析:(1)将2.3g金属钠投入1.0L液氨中发生反应为:2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑;促进液氨的电离,依据:NH3+NH3=NH4++NH2-,[NH4+][NH2-]=l.0×l0-30;反应生成NH2-物质的量为0.1mol;浓度为0.1mol/L,所得溶液中NH4+的浓度l.0×l0-29mol/L。
(2)用Pt电极对液氨进行电解可产生H2和N2,阴极得到电子,发生还原反应,则阴极是铵根放电生成氢气,电极反应式是2NH3+2e-=H2 +2NH2- 或 2NH4++2e-=H2+2NH3。
(3)氨气催化还原NO生成氮气和水,反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O。
(4)将一定量的N2和H2充入1L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下反应并达到平衡,测得N2为0.10 mol ,H2为0.30 mol ,NH3为0.10 mol ,则根据方程式N2+3H22NH3可知消耗氢气是0.15mol,则H2的平衡转化率为
;在该温度下的平衡常数K=
。
(5)由于正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向进行,氨气的含量降低,所以a曲线是平衡曲线,b曲线是经过一定时间反应后的曲线,b点随温度的升高氨气的含量升高,说明反应向正反应方向进行,因此v(正)>v(逆)。
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