Question

3．氨氣是中學化學中常見的氣體，其用途廣泛．
（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）工業(yè)上氨氣可以由氫氣和氮氣合成如圖1所示．
①該反應的熱化學方程式是N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-93.36kJ/mol．
②隨著溫度的升高，該反應的化學平衡常數的變化趨勢是減�。�
③簡述一種檢查氨氣是否泄露可采用的化學方法：將濕潤的紅色石蕊試紙接近容器，觀察試紙是否變藍，如果變藍說明有氨氣泄露（或蘸取濃鹽酸接近容器，觀察是否有白煙生成，如果有白煙生成說明管道泄露）．
（3）工業(yè)制硫酸的尾氣中含較多的SO₂，為防止污染空氣，回收利用SO₂，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣．
①當氨水中所含氨的物質的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L SO₂時，溶液中的溶質為（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃．
②（NH₄）₂SO₃顯堿性，用化學平衡原理解釋NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，SO₃^2-水解程度大于NH₄⁺ 的水解程度使溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性．
（4）氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，如圖2是供氨水式燃料電池工作原理：
①氨氣燃料電池的電解質溶液最好選擇堿性（填“酸性”、“堿性”或“中性”）溶液．
②空氣在進入電池裝置前需要通過過濾器除去的氣體是CO₂．
③氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池的電極總反應是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，正極的電極反應式是O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）實驗室用氯化銨和氫氧化鈣固體加熱制取氨氣；
（2）①先求出△H，△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和即可寫出熱化學方程式；
②反應是放熱反應，升溫平衡向吸熱反應方向進行，平衡逆向進行；
③利用氨氣和HCl反應產生白煙，或者顯堿性檢查；
（3）①氨的物質的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L SO₂時．N原子3mol，S原子2mol，據原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子個數比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子個數比N：S=1：1，據此分析；
②利用鹽的水解理論解釋；
（4）①氨氣是堿性氣體；
②空氣中的CO₂能和氨水反應；
③生成的無毒氣體時N₂，據此書寫化學方程式；正極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極反應，注意時堿性環(huán)境．

解答 解：（1）實驗室制取氨氣的化學方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）①△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和=945KJ/mol+3×436KJ/mol-6×391.06KJ/mol=-93.36 kJ/mol，所以，其熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.36 kJ/mol，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.36 kJ/mol；
②計算可知反應是放熱反應，升溫，平衡逆向進行，平衡常數減小；
故答案為：減小；
③氨氣和HCl反應產生白煙，并且顯堿性，所以，檢查氨氣是否泄露可采用的化學方法有：將濕潤的紅色石蕊試紙接近容器，觀察試紙是否變藍，如果變藍說明有氨氣泄露（或蘸取濃鹽酸接近容器，觀察是否有白煙生成，如果有白煙生成說明管道泄露）；
故答案為：將濕潤的紅色石蕊試紙接近容器，觀察試紙是否變藍，如果變藍說明有氨氣泄露（或蘸取濃鹽酸接近容器，觀察是否有白煙生成，如果有白煙生成說明管道泄露）；
（3）①氨的物質的量為3mol，吸收標準狀況下44.8L SO₂時．N原子3mol，S原子2mol，據原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子個數比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子個數比N：S=1：1，所以，生成物有（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃，故答案為：（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃；
②（NH₄）₂SO₃溶液中，銨根和亞硫酸根都會水解，（NH₄）₂SO₃顯堿性說明，NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，SO₃^2-水解程度大于NH₄⁺ 的水解程度使溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，SO₃^2-水解程度大于NH₄⁺ 的水解程度使溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性；
（4）①氨氣是堿性氣體，所以電解液最好選擇堿性的，故答案為：堿性；
②空氣中的CO₂能和氨水反應，所以，濾去的氣體是CO₂，故答案為：CO₂；
③生成的無毒氣體時N₂，據此書寫化學方程式為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，正極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極反應，注意時堿性環(huán)境，所以，正極的電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

點評 本題考查了電化學、熱化學、化學平衡常數計算、電解質溶液以及物質檢驗等等，考查范圍廣，難度一般，需要學生在學習過程中抓住基礎．