Question

8．氨是重要的化工产品和化工原料．
（1）氨的电子式是．
（2）已知：如图3所示．
①合成氨的热化学方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．
②降低温度，该反应的化学平衡常数K增大（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N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，A是NH₄Cl．
（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$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$、水碳比$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$的变化关系．
①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是Ⅲ．
②测得B点氨的转化率为40%，则x₁3．

Answer 1

分析 （1）氨的分子中氮与氢原子之间形成一对共用电子对，总共存在3个氮氢键；
（2）①根据反应的△H=反应物的总键能-生成物的总键能计算出合成氨的焓变，然后写出热化学方程式；
②该反应放热，降温后平衡正向移动，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，据此写出正极的电极反应式；生成的铵根离子与溶液中的氯化氢结合生成氯化铵；
（4）①根据图2可知，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；
②B点二氧化碳的转化率为60%，氨气的转化率是40%，设出NH₃、CO₂的起始物质的量，然后列式计算．

解答 解：（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，故答案为：；
（2）①反应的△H=反应物的总键能-生成物的总键能，则合成氨的焓变为：△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-3×391×2kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案为：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，
故答案为：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⁺；
生成的铵根离子与溶液中的氯化氢结合生成氯化铵，所以A是NH₄Cl，
故答案为：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；NH₄Cl；
（4）①根据图2可知，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，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是Ⅲ曲线，
故答案为：Ⅲ；
②B点二氧化碳的转化率为60%，氨气的转化率是40%，
设NH₃、CO₂的起始物质的量分别为x、y，
则：x×40%×$\frac{1}{2}$=y×60%，
解得：$\frac{x}{y}$=x₁=3，
故答案为：3．

点评 本题考查了化学平衡的计算、热化学方程式的书写、化学平衡常数及其应用等知识，为高考常见题型，题目难度中等，注意掌握化学平衡的影响因素、热化学方程式的书写原则，明确平衡常数的概念及表达式，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学计算能力．