Question

（15分）硝酸铵在现代农业生产和国防中都占有重要地位，下图是云南天然气化工厂合成硝酸铵的简要生产工艺流程：

回答下列问题：
（1）N₂的电子式            ，合成氨的反应中，若生成1g氨放出热量a KJ,写出该反应的热化学方程式                                          。
（2）氨催化氧化的化学方程式是                                      ，
试从化学反应速率和化学平衡原理分析温度、压强对合成氨反应的影响                  。
（3）若输送NH₃的管道某处发生泄漏，检测的简单方法                                    。
（4）农业生产上长期、过量使用化肥硝酸铵，会加重土壤酸化，原因是（用离子方程式回答）             。
（5）25℃时，将x mol NH₄NO₃溶于一定量水中，向该溶液中滴加y L氨水后溶液呈中性，则滴加氨水过程中水的电离平衡将   （填“正向” “不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的物质的量浓度为               （25℃时，K_b(NH₃·H₂O)="2.0" × 10^-5 mol·L^-1）。

Answer 1

（1） ；N₂(g)+3H₂ (g) 2NH₃ (g)  △H="-34a" kJ/mol   
（2）4NH₃ + 5O₂  4 NO+6H₂O ;合成氨正反应放热，低温有利于提高转化率，但反应速率过慢，故合成氨采用高温（400℃-500℃）；正反应体积缩小，增大压强有利于提高转化率（正向移动），故采用高压（10 MPa -30MPa）。
（3）用润湿的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处。（其他合理答案也可）
（4）NH₄⁺+ H₂O   NH₃ ·H₂O +H⁺;（5）逆向    x/200y mol·L^－1

试题分析：（1）在氮气分子中两个N原子共用三对电子，所以N₂的电子式是；根据题意可得合成氨气的反应的热化学方程式为N₂(g)+3H₂ (g) 2NH₃ (g) △H="-34a" kJ/mol ；（2）氨在催化剂表面被氧化为NO。该催化氧化的化学方程式是4NH₃ + 5O₂  4 NO+6H₂O ; 由于合成氨正反应是放热反应，所以从平衡角度看低温有利于提高反应物的转化率，但反应速率过慢，故合成氨采用高温（400℃-500℃）；正反应体积缩小，增大压强有利于提高转化率（正向移动），故采用高压（10 MPa -30MPa）。（3）若输送NH₃的管道某处发生泄漏，检测的简单方法是用润湿的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处。或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近，有白烟产生。（4）农业生产上长期、过量使用化肥硝酸铵，会加重土壤酸化，这是因为硝酸铵是强酸弱碱盐。该盐会发生水解反应：NH₄⁺+ H₂O   NH₃ ·H₂O +H⁺，消耗了水电离产生的OH^-，破坏了水的大量平衡，水会继续电离，当最终达到电离平衡时c(H⁺)>c(OH^-),所以溶液显酸性。（5）25℃时，将x mol NH₄NO₃溶于一定量水中，向该溶液中滴加y L氨水电离产生铵根离子和OH^-，会对水的电离起抑制作用。所以滴加氨水过程中水的电离平衡将逆向移动。在该溶液中，存在电荷守恒c(NH₄⁺)+（H⁺）=c(NO₃^-)+c(OH^-).由于溶液为中性，所以c(NH₄⁺)=c(NO₃^-)。由于K_b(NH₃·H₂O)="2.0" × 10^-5 mol/L,即，所以c(NH₃·H₂O)= c(NH₄⁺)·c(OH^-) /K_b={(x÷y)×10^-7}÷2.0 × 10^-5 mol/L=" x/200y" mol/L。