Question

（本题14分）

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为： N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)+Q（Q＞0）

一种工业合成氨的简易流程图如下：

完成下列填空：

28．天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生。NH₄HS的电子式是_______________，写出再生反应的化学方程式：_______________。NH₃的沸点高于H₂S，是因为NH₃分子之间存在着一种比_________力更强的作用力。

29．室温下，0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液，酸性更强的是_______，其原因是_______。

已知：H₂SO₄：K_i2=1.2×10^－2   NH₃·H₂O：K_i=1.8×10^－5

30．图甲表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH₃体积分数的关系。根据图中a点数据计算N₂的平衡体积分数：______（答案用小数表示，保留3位有效数字）。

31．依据温度对合成氨反应的影响，在图乙坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH₃物质的量变化的曲线示意图。

     

32．上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）________。

简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：________________________________。

Answer

（共14分）28．（2分）2NH4HS+O2=2S↓+2NH3·H2O（2分）

范德华

29．NH4HSO4 ；HSO4—有较大程度的电离，使溶液呈较强酸性。而NH4Cl只是NH4+水解呈弱酸性。（2分）

30．在0.143 ～ 0.145之间均正确（2分）；

31．（2分）

32．Ⅳ 对原料气加压（或分离液氨后，未反应的N2、H2循环利用）

【解析】

试题分析：28． NH4HS是离子化合物，其电子式是；根据题意再生反应的化学方程式是2NH4HS+O2=2S↓+2NH3·H2O；NH3的沸点高于H2S，是因为这两种物质都是分子晶体，在NH3分子之间存在着一种比范德华力更强的作用力——氢键。

29．由于在室温下，H2SO4：Ki2=1.2×10－2；NH3·H2O：Ki=1.8×10－5 。说明HSO4-的电离作用远大于NH4+的水解作用，HSO4-产生的c(H+)大于铵根离子水解作用产生的c(H+)，所以0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液，酸性更强的是NH4HSO4。

30．根据图中数据可知: a点时，n(H2)：n(N2)=3:1,假如开始时n(N2)=1mol，则n(H2)=3mol，根据方程式：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，在反应过程中消耗N2的物质的量是x，平衡时各种气体的物质的量是n(N2)=(1-x)mol；n(H2)=(3-3x)mol,n(NH3)=2xmol。由于在平衡时NH3的平衡时的体积分数是42%,所以2x÷[(1-x)+ (3-3x)+2x]= 42%. 解得x=0. 5915mol，所以计算N2的平衡体积分数(1-x) ÷[(1-x)+ (3-3x)+2x]= 0.145。

31．合成氨的反应是放热反应，在反应开始后随着反应的进行，温度逐渐升高没反应速率逐渐加快，当反应达到平衡时速率达到最大值，安全的含量也达到最大值。此后，随着反应的进行，由于升高温度，平衡向吸热反应的逆反应方向移动，氨气的平衡含量有逐渐减小。故在一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图是

。

32．根据图示可知上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是Ⅳ；在本流程中提高合成氨原料总转化率的方法是对原料气加压，分离液氨后，未反应的N2、H2循环利用。

考点：考查物质电子式、化学方程式的书写、电解质的电离及盐的水解、物质的作用力的种类及强弱比较、物质平衡含量的计算、物质对可逆反应的影响、物质和能量的循环利用的知识。