题目内容

合成氨工业对国防具有重要意义,如制硝酸、合成纤维以及染料等.
(1)已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键 N≡N H-H N-H
键能kJ?mol-1 946 436 390
合成氨的热化学反应方程式为
 
.
(2)常温下,向饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2,有NaHCO3固体析出,该反应的化学方程式为
 
;所得溶液中离子的电荷守恒式是
 
;若向饱和NaCl与饱和CO2的混合溶液中通入氨气,则没有NaHCO3固体析出,原因是
 
.
(3)氨氮废水(含NH3、NaOH和Na2SO4)超标排放会造成水体富营养化.右图通过直接电化学氧化法有效除去某工厂氨气.其中阴离子的流动方向为
 
(填“向a极”或“向b极”),电解过程中,b极区的pH
 
(填“增大”或“减小”或“不变”),阳极反应方程式为
 
.
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分析:(1)依据△H=反应物总键能-生成物总键能计算;
(2)侯氏制碱法原理:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;找出溶液中存在的阳离子和阴离子依据溶液呈电中性列式;二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;
(3)直接电化学氧化法是依据电解的原理除氨气的方法,根据电源的连接方式判断a、b电极,电解过程阴离子移向阳极,阳离子移向阴极;判断ab两极放电的物质,进而判断溶液pH值得变化和阳极的电极反应式.
解答:解:(1)△H=反应物总键能-生成物总键能=946KJ/mol+436KJ/mol×3-6×390KJ/mol=-86KJ/mol,
故答案为:-86KJ/mol;
(2)饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2反应方程式为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;
溶液中阳离子:钠离子、氢离子、铵根离子;阴离子:氯离子、氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子,依据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2×c(CO32-)+c(Cl-);二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;
故答案为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2×c(CO32-)+c(Cl-);
二氧化碳在水中的溶解度很小,生成的碳酸氢根离子很少,所以没有碳酸氢钠析出;
(3)由电源的连接方式可知,a为电解池的阳极,b为电解池的阴极,电解过程中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,故阴离子移向a;阳极上氨气失去电子被氧化生成氮气电极反应式为:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;b极(阴极)上氢离子放电发生还原反应,所以氢离子浓度减小pH值增大,
故答案为:向a极;增大;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.
点评:本题考查了反应热的计算,化学方程式的书写,溶液中的电荷守恒,电解法除去氨,题目综合性强,要求学生对所学知识把握准确,难度较大.
练习册系列答案
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合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义.
(1)常温下氨气极易溶于水,其水溶液可以导电.
①用方程式表示氨气溶于水的过程中存在的可逆过程
NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-
NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-

②氨水中水电离出的c(OH-)
<
<
10-7mol/L(填写“>”、“<”或“=”)
③将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后,溶液中离子浓度由大到依次为
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
.
(2)氨气具有还原性,在铜的催化作用下,氨气和氟气反应生成A和B.A为铵盐,B在标准状况下为气态.在此反应中,若每反应1体积氨气,同时反应0.75体积氟气;若每反应8.96L氨气(标准状况),同时生成0.3molA.
①写出氨气和氟气反应的化学方程式
4NH3+3F2
 Cu 
.
 
NF3+3NH4F(催化剂要注明是铜)
4NH3+3F2
 Cu 
.
 
NF3+3NH4F(催化剂要注明是铜)
;
②在标准状况下,每生成1mol B,转移电子的物质的量为
6
6
mol.
(3)Ⅰ在某压强恒定的密闭容器中加入2mol N2和4mol H2,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol达到平衡时,体积为反应前的三分之二.求:
①达到平衡时,N2的转化率为
50%
50%
.
②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3,且a、b、c均>0,在相同条件下达到平衡时,混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同.试比较反应放出的能量:①
>
>
②(填“>”、“<”或“=”)
Ⅱ若将2mol N2和4mol H2放入起始体积相同的恒容容器中,在与Ⅰ相同的温度下达到平衡.
③试比较平衡时NH3的浓度:Ⅰ
>
>
Ⅱ(填“>”、“<”或“=”).

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