Question

【题目】农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。

（1）氮原子最外电子层上有________种能量不同的电子，其原子核外存在________对自旋相反的电子。

（2）一定温度、压强下，氮气和氢气反应生成1mol氨气的过程中能量变化示意图如右，请写出该反应的热化学反应方程式：_____________。（Q的数值用含字母a、b的代数式表示）

下图表示500℃、60.0MPa条件下，原料气H2和N2的投料比与平衡时NH3体积分数的关系。

（3）工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因是____________________。

根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数为__________。

（4）硫化铵晶体与晶体硅相比较，____________的熔点较高，原因是___________。

（5）写出等物质的量浓度等体积的硫酸氢钠与硫化铵溶液反应的离子方程________________。

Answer 1

【答案】2 2 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b — a）mol 该温度下催化剂的活性最好 14.5% 晶体硅 它属于原子晶体，而硫化铵属于离子晶体 H＋＋S2-→HS-

【解析】

（1）氮原子核外电子数为7，基态原子核外电子排布为1S22S22P3，故最外层电子排布式为2S22P3；不同能级上的电子具有不同的能量，故氮原子核外最外层有2种不同能量的电子；原子核外轨道式如图所示，1S和2S能级上存在2对自旋相反的电子。

（2）反应为放热反应，Q=b-a，反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b — a）mol。

（3）N2+3H22NH3该反应是放热的可逆反应，要使平衡向正反应方向移动，应降低温度，但温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大；使用催化剂也能增大反应速率，但在500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度；依据反应特征

N2+3H2=2NH3 △V

1 3 2 2

平衡体积V V

即反应前后气体体积减小为生成氨气的体积，相同条件下，气体体积比等于气体物质的量之比，图象分析可知平衡状态氨气体积含量42%，设平衡混合气体体积为100，氨气为体积42，则反应前气体体积100+42=142，氮气和氢气按照1：3混合，氮气体积=142×=35.5，依据化学方程式计算反应的氮气体积为21，平衡状态氮气为35.5-21=14.5，则氮气体积分数为14.5%；

（4）晶体类型不同，熔点有差异。晶体硅属于原子晶体，而硫化铵属于离子晶体，所以硅的熔点较高；

（5）NaHSO4 = Na++ H++ SO42- , （NH4）2S 电离生成的S2-在酸性溶液中生成HS-，故离子方程式为：H++S2- =HS-；