Question

氨气是中学化学中常见的气体，其用途广泛．
（1）实验室制取氨气的化学方程式是

 

．
（2）工业上氨气可以由氢气和氮气合成．

①该反应的热化学方程式是

 

．
②简述一种检查氨气是否泄露可采用的化学方法：

 

．
（3）下表是当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线．

①曲线a对应的温度是

 

．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是

 

（填字母）．
A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率
B．加催化剂能加快反应速率且提高H₂的平衡转化率
C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
③M点对应的H₂转化率是

 

．
（4）工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂，为防止污染空气，回收利用SO₂，工业上常用氨水吸收法处理尾气．
①当氨水中所含氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO₂时，溶液中的溶质为

 

．
②（NH₄）₂SO₃显碱性，用化学平衡原理解释

 

．
③NH₄HSO₃显酸性．用氨水吸收SO₂，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是

 

（填字母）．
a．c（NH₄⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
b．c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（5）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：

①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择

 

（填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液．
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是

 

．
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是

 

，正极的电极反应方是

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,离子浓度大小的比较,氨的实验室制法

专题：基本概念与基本理论,氮族元素

分析：（1）实验室用硫化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气；
（2）①先求出△H，△H=反应物键能和-生成物键能和即可写出热化学方程式；
②利用氨气和HCl反应产生白烟，或者显碱性检查；
（3）①合成氨反应放热，温度越低氨气的百分含量越高；
②A、减小生成物浓度平衡正向移动；B、催化剂不影响平衡移动；C、K只受温度影响，该反应温度升高时K值减小；
③利用α（H₂）=

n(反应的)

n(加入的)

求算；
（4）①氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO₂时．N原子3mol，S原子2mol，据原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子个数比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子个数比N：S=1：1，据此分析；
②利用盐的水解理论解释；
③利用电荷守恒原理解答；
（5）①氨气是碱性气体；②空气中的CO₂能和氨水反应；③生成的无毒气体时N₂，据此书写化学方程式；正极发生氧化反应，氧气在正极反应，注意时碱性环境．

解答： 解：（1）实验室用硫化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气，反应方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△  .

2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）①△H=反应物键能和-生成物键能和=945KJ/mol+3×436KJ/mol-6×391.06KJ/mol=-93.36 kJ/mol，所以，其热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-93.36 kJ/mol，故答案为：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-93.36 kJ/mol；
②氨气和HCl反应产生白烟，并且显碱性，所以，检查氨气是否泄露可采用的化学方法有：将湿润的红色石蕊试纸接近容器，观察试纸是否变蓝，如果变蓝说明有氨气泄露．（或蘸取浓盐酸接近容器，观察是否有白烟生成，如果有白烟生成说明管道泄露，
故答案为：将湿润的红色石蕊试纸接近容器，观察试纸是否变蓝，如果变蓝说明有氨气泄露．（或蘸取浓盐酸接近容器，观察是否有白烟生成，如果有白烟生成说明管道泄露；
（3）①合成氨反应放热，温度越低氨气的百分含量越高，所以，曲线a对应的温度是200℃，故答案为：200℃；
②A、减小生成物浓度平衡正向移动，及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率，故A正确；
B、催化剂不影响平衡移动，加催化剂能加快反应速率但不能提高H₂的平衡转化率，故B错误；
C、K只受温度影响，该反应温度升高时K值减小，b是400℃，c是600℃，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
故选：AC；
③N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）
反应前（mol）  1       3                 0
反应了（mol）  x       3x               2x
平衡时（mol） 1-x     3-3x              2x
据题意M点时：

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=60%
              x=

3

4

，
则氢气的转化率为：

3× 3 4

3

×100%=75%，故答案为：75%；
（4））①氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO₂时．N原子3mol，S原子2mol，据原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子个数比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子个数比N：S=1：1，所以，生成物有（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃，故答案为：（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃；
②（NH₄）₂SO₃溶液中，铵根和亚硫酸根都会水解，（NH₄）₂SO₃显碱性说明，NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺SO₃^2-+H₂O HSO₃^-+OH^-，SO₃^2-水解程度大于NH₄⁺ 的水解程度使溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈碱性，
故答案为：NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺SO₃^2-+H₂O HSO₃^-+OH^-，SO₃^2-水解程度大于NH₄⁺ 的水解程度使溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈碱性；
③据电荷守恒有：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），溶液显中性，则，c（H⁺）=c（OH^-），故a正确，b正确，c错误，故选：ab；
（5）①氨气是碱性气体，所以电解液最好选择碱性的，故答案为：碱性；
②空气中的CO₂能和氨水反应，所以，滤去的气体是CO₂，故答案为：CO₂；
③生成的无毒气体时N₂，据此书写化学方程式为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，故答案为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；
正极发生氧化反应，氧气在正极反应，注意时碱性环境，所以，正极的电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

点评：本题考查了电化学、热化学、化学平衡、电解质溶液以及气体的制取等等，考查范围广，问题跨度大，难度一般，需要学生在学习过程中抓住基础．