Question

（14分）工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N₂(g) + 3H₂(g) ≒ 2NH₃(g)，其部分工艺流程如下：

回答下列问题：

(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

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

(2)     如果工业上，在一定温度下，将1.5 mol N₂气体和6 mol H₂气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时，容器内气体的压强为起始时的80%，则其平衡常数为_______。改变下列条件，能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。

①增大压强                          ②增大反应物的浓度                ③使用催化剂            ④降低温度

(3)    合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________（填编号），其理由是__________。

①过滤     ②蒸馏       ③渗析     ④萃取

(4)    可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟（成分为氯化铵）生成，该反应的化学方程式为__________。

(5)    假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L，实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时，需取20 mol/L的氨水__________mL（用100 mL的容量瓶）。假如该氨水的，加入相同体积的盐酸时，溶液呈中性，则此盐酸的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（可不写单位）2分  ①② 2分

(3)    ②  两者都是通过改变物质的状态来进行混合物的分离  2分

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

【解析】（1）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知（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

转化量（mol）           x      3x          2x

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

所以

解得x＝0.75mol

所以平衡常数。

平衡常数只与温度有关系，所以选项④不正确。催化剂不能影响平衡状态，③不正确。正反应是体积减小的，增大压强平衡向正反应方向移动，增大反应物的浓度平衡也向正反应方向移动，所以答案选①②

（3）氨气易液化，即可以实现气液分离，所以分离方法类似于蒸馏。

（4）氯气极易强氧化性，能把氨气液化生成氮气，而氯气被还原生成氯化氢，氯化氢和氨气反应冒白烟，方程式为8NH₃ + 3Cl₂ → 6NH₄Cl + N₂ 。

（5）稀释过程中溶质是不变的，所以需取20 mol/L的氨水。如果盐酸的pH＝14－a。则氨水过量，溶液显碱性。因此要使反应后溶液显中性，则盐酸的pH必须小于14－a。