Question

11．氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，合成搭中每生产1molNH₃，放出46.2KJ热量．

（1）工业上合成氨的热化学方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，断裂1mol N≡N键需要能量946KJ
（2）同温度同浓度的下列溶液中c（NH₄⁺）最大的是B．
A、NH₃•H₂O    B、NH₄Al（SO₄）₂   C、NH₄Cl   D、CH₃COONH₄
（3）我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂：铁触媒，温度400℃～500℃，压强：30MPa～50MPa．从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400℃～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的活性，原因之二是增加反应速率，缩短达到平衡的时间；
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制造新型燃烧电池．请写出该电池的总反应式N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl．负极的电极方程式：H₂-2e^-=2H⁺．

Answer 1

分析 （1）1molNH₃，放出46.2KJ热量，则合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.4kJ热量，依据热化学方程式写出，标注物质聚集状态和对应反应放出的热量写出热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；依据反应焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量计算得到；
（2）根据盐的浓度先判断能电离出来的铵根离子浓度的大小，再根据离子水解的影响因素来确定铵根浓度的大小；
（3）合成氨反应的化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反应物气体的化学计量数大于生成物气体的化学计量数，则加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率，升高温度虽然不利于平衡向正反应方向移动，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间；
（4）总的反应氮气与氢在氯化氢氛围生成氯化铵，负极发生氧化反应，氢气放电生成氢离子，以此书写电极反应式．

解答 解：（1）1molNH₃，放出46.2KJ热量，则合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.4kJ热量，依据热化学方程式写出，标注物质聚集状态和对应反应放出的热量写出热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，3H₂+N₂?2NH₃，反应焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=3×436+1mol N≡N键能-6×N-H键键能=-92.4，由图知N-H键键能=391KJ，所以断裂1mol N≡N键需要能量是946KJ，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；946；
（2）NH₃•H₂O是弱碱部分电离，电离出来的铵根离子较少，其它都是盐完全电离；但B中铝离子水解生成氢离子抑制铵根离子的水解，D中醋酸根离子水解显碱性能促进铵根离子的水解，C中铵根离子水解无影响，所以c（NH₄⁺）最大的是B，故选B；
（3）合成氨反应的化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反应物气体的化学计量数大于生成物气体的化学计量数，则加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率，升高温度虽然不利于平衡向正反应方向移动，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间．
故答案为：增加反应速率，缩短达到平衡的时间；
（4）总的反应氮气与氢在氯化氢氛围生成氯化铵，所以总的电池反应式为：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl，负极发生氧化反应，氢气放电生成氢离子，负极电极反应式为H₂-2e^-=2H⁺，故答案为：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl；H₂-2e^-=2H⁺．

点评 本题考查学生弱电解质的电离以及弱酸根离子和弱碱根离子水解的影响因素，注意对盐的水解实质的理解和掌握，难度不大．