Question

（15分）氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥，是一种用途广泛的化工原料。（1）下表是当反应器中按n（N₂）:n（H₂）=1:3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是        。

②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是       （填字母）。

A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率

B．加催化剂能加快反应速率且提高H₂的平衡转化率

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）= K（Q） >K（N）

③M点对应的H₂转化率是               。

（2）工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂，为防止污染空气，回收利用SO₂，工业上常用氨水吸收法处理尾气。

①当氨水中所含氨的物质的量3mol，吸收标准状况下44.8 L SO₂时，溶液中的溶质为             。

②NH₄HSO₃溶液显酸性。用氨水吸收SO₂，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是  （填字母）。

a．c（NH₄^＋） = 2c（SO₃^2－） ＋ c（HSO₃^－）

b．c（NH₄^＋）> c（SO₃^2-）> c（H⁺）= c（OH^-）

c．c（NH₄^＋）+ c（H⁺）= c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）

（3）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：

①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择       （填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液。

②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是                 。

③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池正极的电极反应方程式是                                    。

Answer

（1）① 200℃ ，② AC ，③ 75%；

（2）① （NH4）2SO3和NH4HSO3；② a b；

（3）① 碱性 ；② CO2 ；③ 3O2 + 12e－+ 6H2O = 12OH－或 O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－

【解析】

试题分析：（1）①此反应是放热反应，作等压线，随温度的升高，平衡向逆反应方向进行，即a为200℃；②A、分离出NH3，减少生成物的浓度，根据勒夏特列原理，平衡向正反应方向移动，提高了H2的转化率，正确；B、使用催化剂加快反应速率但对化学平衡的移动无影响，错误；C、化学平衡常数只受温度的影响，温度不变化学平衡常数不变，K（M）=K（Q），等压线下，温度越高，NH3的物质的量分数越低 ，所以b的温度低于c的温度，即K（M）>K（N），平衡常数K的大小关系是K（M）= K（Q） >K（N），正确，选项AC符合题意；③N2＋ 3H2 2NH3

起始物质的量： a 3a 0

变化物质的量： x 3x 2x

平衡物质的量： （a－x） （3a－3x） 2x 根据题意2x/[（a－x）+（3a－3x）+2x]=0.6，解得：x/a=3/4，氢气的转化率为75%；（2）①假设发生2NH3＋SO2＋H2O=（NH4）2SO3，SO2不能被完全吸收，假设发生NH3＋SO2＋H2O=NH4HSO3，SO2气体不足，所以反应后的溶质是NH4HSO3、（NH4）2SO3；

（2）②a、根据溶液电中性，c（NH4＋）＋c（OH－）=2c（SO32－）＋c（HSO3－）＋c（OH－），溶液显中性，c（OH－）=c（H＋），即a正确；b、NH4＋是由铵盐电离产生，SO32－是由HSO3－电离产生的，量比较少，而溶液显中性c（OH－）=c（H＋），因此c（NH4＋）> c（SO32-）> c（H+）= c（OH-），正确；c、不符合溶液电中性，错误；

（3）①NH3是碱性气体，如果是酸性电解质，容易发生中和反应，因此最好选用碱性溶液；②应除去CO2，因为它是酸性气体，可以和氨气发生反应，消耗氨气；③转化成无毒气体，NH3转化成N2，根据原电池的工作原理，氧气在正极上得电子，电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。

考点：考查勒夏特列原理、化学平衡常数、化学平衡计算、物料守恒、电荷守恒、原电池的工作原理等知识。