Question

NH₃是一种重要的化工原料。
(1)不同温度、压强下.合成该平衡体系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，升高温度，该反应的平衡常数K值____(填“增大”“减小”或“不变”)。

②如果开始时向密闭容器中投入1.0mol N₂ 和3.0mol H₂，则在500℃、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)

③液氨和水颇为相像，它能溶解多种无机及有机分子，其电离方程式可表示为2NH₃ NH₄⁺+ NH₂^一(某温度下其离子积常数为10^-30)。液氨中的pNH₄与水中的pH相似，则该温度下液氨的pNH₄=____。

(2)以氨气代替氢气研发氨清洁燃料电池是当前科研的一个热点。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)=NHCl₂(aq) +H₂O(l)  △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)+3HCl(aq)+3H₂O(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 41% 15 2NH3 − 6e− + 6OH−=N2 + 6H2O 2a＋2b＋c B 1.5

【解析】（1）考查化学平衡常数、转化率的计算、pH的计算，①根据图，随着温度的升高，NH3的质量分数减小，说明正反应方向是放热反应，即升高温度，平衡常数K减小；②

N2＋3H22NH3

起始： 1 3 0

变化： x 3x 2x

平衡：1－x 3－3x 2x ，500℃、3×107Pa时NH3的质量分数为0.26，即2x/(1－x＋3－3x＋2x)=0.26，解得x=0.41，即N2的转化率为41%；③根据水的离子积，c(NH4＋)×c(NH2－)=10－30，且c(NH4＋)=c(NH2－)，推出c(NH4＋)=10－15mol·L－1，因此该温度下pNH4=15；（2）考查电极反应式的书写，因为是清洁能源，因此NH3→N2，根据原电池的工作原理，NH3在负极上参与反应，电解质为KOH溶液，因此负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O；（3）考查热化学反应方程式的计算、化学反应条件的选择，①反应I×2＋反应II×2＋反应III，得出：目标方程式的△H=(2a＋2b＋c)kJ·mol－1；②a点之前，次氯酸的量少，氨气的量多，因此发生反应I，故选项B正确；③去除率较高，同时余氯量最少，图像中符合的比值为1.5。