Question

合成氨反应是化学上最重要的反应之一：

（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2molCO₂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．相同压强条件下，投料相同，达到平衡所需时间关系为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%

E．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率

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在标准状况下的体积是        L。

Answer

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

CO32-＋CO2＋H2O===2HCO3-（2）①200 ℃②A B E③0.93L2/ mol2

（3）2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O（4）3.36 L

【解析】

试题分析：（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2mol CO2吸收316kJ热量，根据题目的意思反应物为甲烷和水蒸气，生成物为氢气和二氧化碳，没生成2molCO2吸收热量316kJ/mol,反应的热化学方程式为：CH4(g)+H2O(g) CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋158kJ·mol－1，用K2CO3吸收CO2反应的离子方程式为：CO32-＋CO2＋H2O===2HCO3-，答案为：CH4(g)＋2H2O(g) CO2 (g)＋4H2(g) ΔH＝＋158kJ·mol－1；CO32-＋CO2＋H2O===2HCO3-；（2）①N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，氨气的体积分数越小，曲线a表示的氨气的质量分数最大，所以温度最低，答案为：200 ℃；②A．合成氨反应为放热反应，温度越高，氮气和氢气的转化率越低，平衡常数越小，N点的温度高于M点的温度，平衡常数N点小于M,平衡常数只与温度有关，Q点和M点的温度相同，所以平衡常数相等，A正确；B．催化剂只可以影响化学反应速率，不影响化学平衡，所以H2的平衡转化率不变，B正确；C．a、b、c三点的温度不同，相同条件下，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，C错误；D．合成氨的反应是一个可逆反应，氨气的物质的量分数不可能达到100%，D错误；E.减小生成物的浓度，可以使化学平衡正向移动，可以提高H2的平衡转化率，E正确，答案为： A B E；③N点时氨气的质量分数为20%，物质的量浓度为0.2mol/L，投入料的比例为n(N2)∶n(H2)＝1∶3，转化的比例n(N2)∶n(H2)＝1∶3，那么平衡时n(N2)∶n(H2)＝1∶3，可以推出，c(N2) = 0.2 mol/L ,c(H2) = 0.6 mol/L,平衡常数,答案为：0.93L2/ mol2； （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，根据元素守恒、电荷守恒可得反应方程式为：2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，答案为：2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；（4）NH3可以处理NO2 的污染，方程式如下： NO2＋ NH3N2＋ H2O（未配平），NO2中的N元素从+4价，被还原为0价，1mol1NO2转移4mol电子，转移0.6mol电子时，反应的NO2的物质的量为0.15mol，标准状况下的体积为：3.36L，答案为：3.36L。

考点：考查化学反应热、化学平衡的计算、电极化学式的书写