Question

【題目】NH3是一種重要的化工原料。
(1)不同溫度、壓強下.合成該平衡體系NH3的物質的量分數(shù)如圖 (N2和H2的起始物質的量之比為1:3)。

①分析圖中數(shù)據(jù)，升高溫度，該反應的平衡常數(shù)K值____(填“增大”“減小”或“不變”)。

②如果開始時向密閉容器中投入1.0mol N2 和3.0mol H2，則在500℃、3×107Pa條件下達到平衡時N2 的平衡轉化率=_______。(保留兩位有效數(shù)字)

③液氨和水頗為相像，它能溶解多種無機及有機分子，其電離方程式可表示為2NH3 NH4++ NH2一(某溫度下其離子積常數(shù)為10-30)。液氨中的pNH4與水中的pH相似，則該溫度下液氨的pNH4=____。

(2)以氨氣代替氫氣研發(fā)氨清潔燃料電池是當前科研的一個熱點。氨燃料電池使用的電解質溶液是KOH溶液。該電池負極的電極反應式為_________________。

(3)NH3也是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的NH3轉化為氮氣除去，其相關反應的熱化學方程式如下:

反應I: NH3 (aq)+HClO(aq)=NH2Cl(aq)+H2O(l) △H1=akJ/mol；

反應II :NH2Cl(aq)+HClO(aq)=NHCl2(aq) +H2O(l) △H2=bkJ/mol；

反應III: 2NHCl2(aq) +H2O(l)=N2(g)+HClO( aq)+3HCl( aq) △H3=ckJ/mol。

①2NH3(aq)+3HClO(aq)==N2 (g)+3HCl(aq)+3H2O(l) △H=________kJ/mol

②已知在水溶液中NH2Cl較穩(wěn)定，NHCl2不穩(wěn)定易轉化為氮氣。在其他條件不變的情況下，改變對溶液中次氯酸鈉去氨氮效果與余氯(溶液中+1價氯元素的含量)的影響如圖所示。a點之前溶液中發(fā)生的主要反應為_______(填序號)。

A.反應I、I I B.反應I

③除氨氮過程中最佳的值約為______________。

Answer 1

【答案】 減小 41% 15 2NH3 6e + 6OH=N2 + 6H2O 2a＋2b＋c B 1.5

【解析】（1）考查化學平衡常數(shù)、轉化率的計算、pH的計算，①根據(jù)圖，隨著溫度的升高，NH3的質量分數(shù)減小，說明正反應方向是放熱反應，即升高溫度，平衡常數(shù)K減小；②

N2＋3H22NH3

起始： 1 3 0

變化： x 3x 2x

平衡：1－x 3－3x 2x ，500℃、3×107Pa時NH3的質量分數(shù)為0.26，即2x/(1－x＋3－3x＋2x)=0.26，解得x=0.41，即N2的轉化率為41%；③根據(jù)水的離子積，c(NH4＋)×c(NH2－)=10－30，且c(NH4＋)=c(NH2－)，推出c(NH4＋)=10－15mol·L－1，因此該溫度下pNH4=15；（2）考查電極反應式的書寫，因為是清潔能源，因此NH3→N2，根據(jù)原電池的工作原理，NH3在負極上參與反應，電解質為KOH溶液，因此負極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O；（3）考查熱化學反應方程式的計算、化學反應條件的選擇，①反應I×2＋反應II×2＋反應III，得出：目標方程式的△H=(2a＋2b＋c)kJ·mol－1；②a點之前，次氯酸的量少，氨氣的量多，因此發(fā)生反應I，故選項B正確；③去除率較高，同時余氯量最少，圖像中符合的比值為1.5。