Question

NH₃是一种重要的化工原料。

（1）不同温度、压强下.合破氦平衡休系NH₃的物质的量分数如图 (N₂和H₂ 的起始物质的量之比为1:3)。

①分析图中数据，升商温度，该反应的平衡常数K值____(填“增大”“城小”或“不变”)。

②下列关于合成氨的说法正确是_____(填序号)。

A.工业上合成氨，为了提高氨的含量压强越大越好

B.使用催化剂可以提高氨气的产率

C.合成氨反应△H<0、△S<0，该反应高温条件下一定能自发进行

D.减小n(N₂): n(H₂) 的比值，有利于提高N₂ 的转化率

③如果开始时向密闭容器中投入1.0mol N₂ 和3.0mol H₂，则在500C、3×10⁷Pa条件下达到平衡时N₂ 的平衡 转 化率=_______。(保留两位有效数字)

（2）以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一一个热点。氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液。该电池负极的电极反应式为_________________。

（3）NH₃也是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的NH₃转化为氮气除去，其相关反应的热化学方程式如下:

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

反应II :NH₂Cl(aq)+HClO(aq)=NHCl(aq)v  △H₂=bkJ/mol；

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

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

②已知在水溶液中NH₂Cl较稳定，NHCl₂不稳定易转化为氮气。在其他条件不变的情况下，改变对溶液中次氯酸钠去氨氮效果与余氯(溶液中+1价氯元素的含量) 的影响如图l4所示。a点之前溶液中发生的主要反应为_______(填序号)。

A.反应I、I I    B.反应I

③除氨氮过程中最佳的值约为______________。

Answer

减小 D 41% 2NH3 − 6e− + 6OH−=N2 + 6H2O B 1.5

【解析】（1）①由图像可知，升高温度，氨气的物质的量分数减小，该反应为放热反应；所以升高温度，平衡左移，该反应的平衡常数K值减小；正确答案：减小。

②400℃、5×107Pa时氨气的含量最大,则转化率最高，但实际工业生产中压强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现；A错误；催化剂不影响平衡移动，B错误；合成氨反应△H<0、△S<0，该反应在低温条件下一定能自发进行，高温不能，C错误；减小n(N2):n(H2)的比值，相等于增加氢气的浓度，平衡右移，有利于提高N2 的转化率，D正确；正确选项D。

③通过图像可知在500℃、3×107Pa条件下达到平衡时，氨气的物质的量分数为26%，设氮气的消耗量为xmol,根据反应方程式进行计算如下：

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

起始量 1 3 0

变化量 x 3x 2x

平衡量 1-x 3-3x 2x

根据氨气的物质的量分数=2x/(1-x+3-3x+2x)×100%=26%，解之x=0.41mol，所以N2 的平衡 转 化率为41%；正确答案：41%。

（2）氨气为碱性气体,易与酸反应，所以电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3 − 6e− + 6OH−=N2 + 6H2O；正确答案：2NH3 − 6e− + 6OH−=N2 + 6H2O。

（3）①根据化学方程式和盖斯定律计算①×2 +②×2+③得到热化学方程式为2NH3(aq)+3HClO(aq)==N2(g)+ H2O(l) △H= ；正确答案：。

②用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮(用表示)转化为氮气除去，改变(即NaClO溶液的投入液)，溶液中次氯酸钠去除氨氮效果与余氯图象变化中，次氯酸少氨气多，a点前发生的反应是NH3(g)+HClO(aq)==NH2Cl(aq)+H2O(l)；从图象分析可以知道，反应中氨氮去除效果最佳为去除率较高同时余氯量最少，图象中符合的比值为1.5；正确答案：B；1.5。