题目内容

13．NH3是一种重要的化工原料，可用来制备肼、硝酸、硝酸铵和氯胺等．
（1）N2和H2以物质的量之比为1：3在不同温度和压强下发生反应：N2+3H2?2NH3，测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图1．
①下列途径可提高氨气产率的是bcd（填字母）．
a．采用常温条件
b．采用适当的催化剂
c．将原料气加压
d．将氨液化，不断移去液氨
②如图1中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.478时，该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1=（填“＞”“＜”或“=”）K2．
（2）肼（N2H4）是一种火箭燃料．已知：
N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ•mol-1
N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）；△H=-534.0kJ•mol-1
NO2（g）═$\frac{1}{2}$N2O4（g）；△H=-28.0kJ•mol-1
①反应2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）的△H=-1079.7kJ•mol-1．
②氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼的离子方程式为2NH3+ClO-═Cl-+N2H4+H2O．
（3）电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图2．
①阴极的电极反应式为NO+5e-+6H+=NH4++H2O．
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为1：4．
（4）饮用水消毒时，氯胺（NH2Cl等）在酸性条件下具有良好的效果，其原因是氯胺与水反应存在平衡：NH2Cl+H2O?NH3+HClO，酸性条件下平衡右移使次氯酸浓度变大．

分析 （1）①提高氨气产率，整体从速率、平衡移动的角度分析就可；
②化学平衡常数只受温度的影响；
（2）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，从而得到反应热；
②氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼、氯化钠、水，写出化学方程式，改写为离子方程式；
（3）①工业上电解NO制备 NH4NO3，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO3-，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH4+；
②总反应方程式为：8NO+7H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH4NO3+2HNO3，通入的NH3的物质的量至少应与生成的硝酸的物质的量相等；
（4）氯胺与水反应存在平衡：NH2Cl+H2O?NH3+HClO，从平衡移动的角度分析．

解答 解：（1）①a．采用常温条件，化学反应速率慢，故a错误；
b．采用适当的催化剂，加快合成氨的速率，故b正确；
c．将原料气加压，加快了合成氨的速率，平衡正向移动，故c正确；
d．将氨液化，不断移去液氨，平衡正向移动，故d正确；
故答案为：bcd；
②图1中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.478时的温度都是400℃，温度相同，化学平衡常数相等，故答案为：=；
（2）①已知a．N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ/mol，
b．N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ/mol，
c．NO2（g）═$\frac{1}{2}$N2O4（g）；△H=-28.0kJ•mol-1，
由盖斯定律b×2-a-c×2得到：热化学方程式：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1079.7 kJ/mol，
故答案为：-1079.7；
②氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼、氯化钠、水，化学方程式为2NH3+NaClO═NaCl+N2H4+H2O，离子方程式为2NH3+ClO-═Cl-+N2H4+H2O，
故答案为：2NH3+ClO-═Cl-+N2H4+H2O；
（3）①工业上电解NO制备 NH4NO3，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO3-，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH4+，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，
故答案为：NO+5e-+6H+═NH4++H2O；
②总反应方程式为：8NO+7H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH4NO3+2HNO3，生成的硝酸和反应的NO的物质的量之比等于2：8=1：4，通入的NH3的物质的量至少应与生成的硝酸的物质的量相等，因此通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为1：4，
故答案为：1：4；
（4）氯胺与水反应存在平衡：NH2Cl+H2O?NH3+HClO，酸性条件下，减小了NH3的浓度，平衡右移使次氯酸浓度变大，
故答案为：氯胺与水反应存在平衡：NH2Cl+H2O?NH3+HClO，酸性条件下平衡右移使次氯酸浓度变大．

点评 本题考查合成氨条件的选择、反应热的计算、电解原理、化学平衡的应用，综合性强，题目难度中等，其中提高氨气产率，整体从速率、平衡移动的角度分析，为本题的易错点．

练习册系列答案
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2NH4+（aq）+3O2═2NO2-（aq）+4H+（aq）+2H2O（l）△H1=-556.8kj/mol
2NO2-（aq）+O2（g）=2NO3-（aq）；△H2=-145.2KJ•mol-1
则反应NH4+（aq）+2O2（g）=NO3-（aq）+2H+（aq）+H2O（1）；
△H3=-351KJ•mol-1
（3）某科研机构研究通过化学反硝化的方法除脱水体中过量的NO3-，他们在图示的三颈烧瓶中（装置如图2）中，加入NO3-起始浓度为45mg•L-1的水样、自制的纳米铁粉，起始时pH=2.5，控制水浴温度为25℃、搅拌速率为500转/分，实验中每间隔一定时间从取样口检测水体中NO3-、NO2-及pH（NH4+、N2未检测）的相关数据（如图3）．
①实验室可通过反应Fe（H2O）62++2BH4-=Fe↓+2H3BO3+7H2↑制备纳米铁粉，每生成1molFe转移电子总的物质的量为8mol．
②向三颈烧瓶中通入N2的目的是排除装置中的空气，防止铁粉被氧气氧化干扰测定结果．
③开始反应0～20min，pH快速升高到约6.2，原因之一是NO3-还原为NH4+及少量在20～250min时，加入缓冲溶液维持pH6.2左右，NO3-主要还原为NH4+，Fe转化为Fe（OH）2，该反应的离子方程式为4Fe+NO3-+5H2O+2H+=4Fe（OH）2+NH4+．
（4）一种可以降低水体中NO3-含量的方法是：在废水中加入食盐后用特殊电极进行电解反硝化脱除，原理可用图4简要说明．
①电解时，阴极的电极反应式为NO3-+6H2O+8e-=NH3+9OH-．
②溶液中逸出N2的离子方程式为2NH3+3ClO-=N2+3Cl-+3H2O．
10．草酸（H2C2O4）与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
【实验1】甲同学用8.00mL 0.001mol/L KMnO4溶液与5.00mL 0.01mol/LH2C2O4溶液反应，研究不同条件对化学反应速率的影响．改变的条件如下：
组别KMnO4溶液
/ml		H2C2O4溶液
/ml		10%硫酸体积/mL温度/℃其他物质
Ⅰ8.005.003.0020 
Ⅱ8.005.003.0030 
Ⅲ8.005.001.00202.00 mL
蒸馏水
（1）如果研究温度对化学反应速率的影响，可用实验Ⅰ和Ⅱ作对比（用Ⅰ～Ⅲ表示）．
（2）对比实验Ⅰ和Ⅲ，可以研究c（H+）（或硫酸溶液的浓度）对化学反应速率的影响，实验Ⅲ中加入2.00mL蒸馏水的目的是确保实验中c（KMnO4）、c（H2C2O4）不变和总体积不变，可使Ⅰ和Ⅲ中硫酸浓度不同．
【实验2】乙同学在研究草酸与高锰酸钾在酸性条件下反应的影响因素时发现，草酸与酸性高锰酸钾溶液开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久后突然褪色，反应速率明显加快．
（1）针对上述现象，乙同学认为草酸与高锰酸钾反应放热，导致溶液温度升高，反应速率加快．从影响化学反应速率的因素看，你猜想还可能是催化剂的影响．
（2）若用实验证明你的猜想，除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外，还需要选择的试剂最合理的是D（填字母）．A．硫酸钾      B．水     C．二氧化锰     D．硫酸锰．
11．Y元素最高正价与负价的绝对值之差是6；Y元素与M元素形成离子化合物，并在水中电离出电子层结构相同的离子，该化合物是（　　）
A．KClB．NaFC．Na2OD．NaCl

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