Question

合成氨反应是化学上最重要的反应：

（1）合成氨原料气中的氢气可利用天然气(主要成分为CH₄)在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2 mol CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是_______________________，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是________________。

（2）已知N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH<0。下图是当反应器中按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________(填序号)

A．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)＝K(Q) ＞K(N)

B．加催化剂能加快反应速率但H₂的平衡转化率不变

C．相同压强下，投料相同，达到平衡消耗时间关系为c>b>a

D．由曲线a可知，当压强增加到100 MPa以上，NH₃的物质的量分数可达到100%

③N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K＝_________________(精确到小数点后两位)。

（3）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为______________________。

（4）NH₃ 可以处理NO₂ 的污染，方程式如下： NO₂＋ NH₃N₂＋ H₂O（未配平）当转移0.6 mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是        L。

Answer

(14分)每空2分（1）CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋158kJ·mol－1

CO＋CO2＋H2O===2HCO （2） ①200 ℃ ②A B ③0.93

（3）2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O （4）3.36 L

【解析】

试题分析：（1）根据原子守恒，1molCH4与水蒸汽反应生成1molCO2，吸收热量为158kJ，此反应的热化学方程式为CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋158kJ·mol－1，用K2CO3溶液吸收 CO2的离子方程式是CO32-＋CO2＋H2O===2HCO3-；（2）（2）①合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应的进行，曲线a的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以a曲线对应温度为200°C；②A．平衡常数与温度有关，与其他条件无关，同一温度下的平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故A正确；B．使用催化剂能加快反应速率但不影响平衡的移动，故H2的平衡转化率不变，故B正确；C．在恒压条件，温度越高反应速率越快，投料相同时，达到平衡所需要的时间越短，则a>b>c，故C错误；D．合成氨是可逆反应，反应物不可能完全转化，故NH3的物质的量分数不可以达到100%，故D错误；答案为AB；N点时氨的物质的量的分数为20%，利用三段式，设N2转化率是b，N2的起始浓度为a，

根据反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始 a 3a 0

转化 ab 3ab 2ab

平衡 a-ab 3a-3ab 2ab

根据题意有，所以a=0.3mol•L-1，b=1/3，所以平衡常数K==0.93。

（3）利用电解法将NH3•H2O转化为对环境无污染的物质为氮气，阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+；（4）发生反应的化学方程式为6NO2+8NH37N2+12H2O中，6NO2中N元素化合价降低，由+4价降低到0价，则6molNO2参加反应，转移24mol电子，所以当转移0.6mol电子时，消耗NO20.15mol，体积为3.36L。

考点：考查热化学反应方程式的书写、化学平衡知识、电解原理及氧化还原反应的电子转移。