题目内容

17．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+NH3?NH4++NH2-，其离子积常数为1.0×10-30．现将2.3克金属钠投入1.0L 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1.0×10-29mol/L．
（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2NH3+2e-=H2+2NH2-或2NH4++2e-=H2+2NH3．
（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4NH3+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N2+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0.10mol，H2为0.30mol，NH3为0.10mol，则H2的平衡转化率为33.3%；在该温度下的平衡常数K=3.70．
（5）如图是某压强下，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“＜”）

分析 （1）氨和水类似，也能发生电离：NH3+NH3=NH4++NH2-，将2.3g金属钠投入1.0L液氨中会结合NH2-，促进液氨的电离，钠与液氨反应生成NaNH2，结合化学方程式计算；
（2）用Pt电极对液氨进行电解可产生H2和N2，阴极上氨气或铵根离子得电子生成氢气；
（3）氨气催化还原NO生成没有污染的物质为氮气和水；
（4）测得N2为0.10mol，H2为0.30mol，NH3为0.10mol，根据方程式知，参加反应的氢气物质的量=0.15mol，则H2的平衡转化率=$\frac{参加反应的氢气物质的量}{氢气初始物质的量}$×100%；平衡是c（N2）=0.10mol/L、c（H2）=0.30mol/L、c（NH3）=0.10mol/L，在该温度下的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（5）根据图知，a是平衡曲线、b是经过一定时间反应后的曲线，该温度下要使该反应达到平衡状态，应该增大氨气含量，平衡正向移动．

解答 解：（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，
故答案为：1.0×l0-29mol/L；
（2）用Pt电极对液氨进行电解可产生H2和N2，阴极上氨气或铵根离子得电子生成氢气，电极反应式为2NH3+2e-=H2+2NH2- 或 2NH4++2e-=H2+2NH3，
故答案为：2NH3+2e-=H2+2NH2- 或 2NH4++2e-=H2+2NH3；
（3）氨气催化还原NO生成没有污染的物质为氮气和水，反应方程式为4NH3+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N2+6H2O，
故答案为：4NH3+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N2+6H2O；
（4）测得N2为0.10mol，H2为0.30mol，NH3为0.10mol，根据方程式知，参加反应的氢气物质的量=0.15mol，则H2的平衡转化率=$\frac{参加反应的氢气物质的量}{氢气初始物质的量}$×100%=$\frac{0.15mol}{0.3mol+0.15mol}$×100%=33.3%；平衡是c（N2）=0.10mol/L、c（H2）=0.30mol/L、c（NH3）=0.10mol/L，在该温度下的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.1{0}^{2}}{0.10×0.3{0}^{3}}$=3.70，
故答案为：33.3%；3.70；
（5）根据图知，a是平衡曲线、b是经过一定时间反应后的曲线，该温度下要使该反应达到平衡状态，应该增大氨气含量，平衡正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，故答案为：＞．

点评 本题考查化学平衡有关计算及电解原理，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确化学平衡计算方法、电解原理是解本题关键，难点是（5）题，会根据物质浓度相对大小确定反应方向，题目难度中等．

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