Question

（14分）工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：N₂(g) + 3H₂(g) ≒ 2NH₃(g)，其部分工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)    已知： N₂(g) + O₂(g)  2NO(g)   ΔH+180.5kJ/mol        

4NH₃(g) + 5O₂(g)  4NO(g) + 6H₂O(g)  ΔH−905kJ/mol

2H₂(g) + O₂(g)  2H₂O(g)   ΔH−483.6kJ/mol

則N₂(g) + 3H₂(g) ≒ 2NH₃(g)  ΔH ________________。

(2)     如果工業(yè)上，在一定溫度下，將1.5 mol N₂氣體和6 mol H₂氣體通入到體積為1升的密閉容器中。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%，則其平衡常數(shù)為_______。改變下列條件，能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行且平衡常數(shù)不變的是__________。

①增大壓強(qiáng)                          ②增大反應(yīng)物的濃度                ③使用催化劑            ④降低溫度

(3)    合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程。即反應(yīng)后通過降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來(lái)。這種分離物質(zhì)的方法其原理類似于下列方法中的________（填編號(hào)），其理由是__________。

①過濾     ②蒸餾       ③滲析     ④萃取

(4)    可以用氯氣來(lái)檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會(huì)有白煙（成分為氯化銨）生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(5)    假如該廠生產(chǎn)氨水的物質(zhì)的量濃度為20 mol/L，實(shí)驗(yàn)室若需用80 mL濃度為5 mol/L的氨水時(shí)，需取20 mol/L的氨水__________mL（用100 mL的容量瓶）。假如該氨水的，加入相同體積的鹽酸時(shí)，溶液呈中性，則此鹽酸的pH__________（填“大于”、“小于”或“等于”）。

 

Answer 1

【答案】

 (1)  −92.4 kJ/mol  2分    (2)     0.057 (mol·L⁻¹)⁻²（可不寫單位）2分  ①② 2分

(3)    ②  兩者都是通過改變物質(zhì)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行混合物的分離  2分

(4)    8NH₃ + 3Cl₂ → 6NH₄Cl + N₂   2分     (5)  25  2分  <  2分

【解析】（1）考查蓋斯定律的應(yīng)用。根據(jù)已知反應(yīng)可知（①×2－②＋③×3）÷2即得到N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)，所以△H＝（180.5kJ/mol×2＋905kJ/mol－483.6kJ/mol×3）÷2＝−92.4 kJ/mol。

（2）                    N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

起始量（mol）           1.5     6           0

轉(zhuǎn)化量（mol）           x      3x          2x

平衡量（mol）        1.5-x     6-3x         2x

所以

解得x＝0.75mol

所以平衡常數(shù)。

平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，所以選項(xiàng)④不正確。催化劑不能影響平衡狀態(tài)，③不正確。正反應(yīng)是體積減小的，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增大反應(yīng)物的濃度平衡也向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以答案選①②

（3）氨氣易液化，即可以實(shí)現(xiàn)氣液分離，所以分離方法類似于蒸餾。

（4）氯氣極易強(qiáng)氧化性，能把氨氣液化生成氮?dú)�，而氯氣被還原生成氯化氫，氯化氫和氨氣反應(yīng)冒白煙，方程式為8NH₃ + 3Cl₂ → 6NH₄Cl + N₂ 。

（5）稀釋過程中溶質(zhì)是不變的，所以需取20 mol/L的氨水。如果鹽酸的pH＝14－a。則氨水過量，溶液顯堿性。因此要使反應(yīng)后溶液顯中性，則鹽酸的pH必須小于14－a。