Question

氨是一种重要的化工原料，也是重要的工业产品，在工农业生产和国防等领域发挥着重要作用。

（1）液氨储氢是目前研究的重要课题。液氨的电离和水的电离相似，液氨中的氨也能发生电离：NH₃+NH₃NH₄⁺+NH₂^-，其离子积常数为1.0×10^-30。现将2.3克金属钠投入1.0 L 液氨中，待反应结束后，假设溶液体积不变，所得溶液中NH₄⁺离子浓度为         。

（2）用Pt电极对液氨进行电解可产生H₂和N₂，则阴极的电极反应式是            。

（3）用NH₃催化还原N_XOy可以消除氮氧化合物的污染。请写出氨气催化还原NO的化学方程式           。

（4）将一定量的N₂和H₂充入1L的密闭容器中，在500℃、2×10⁷Pa下反应并达到平衡，测得N₂为0.10 mol，H₂为0.30 mol，NH₃为0.10 mol，则H₂的平衡转化率为         ；在该温度下的平衡常数K=         。

（5）右图是某压强下，N₂与H₂按体积比1: 3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线。其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。则图中b点，v(正)        v(逆)。（填“＞”、“＝”或“＜”）

Answer

（1）1.0×10-29mol/L

（2）2NH3+2e-＝H2 +2NH2- 或 2NH4++2e-＝H2+2NH3

（3）4NH3+6NO5N2+6H2O （4）33.3% 3.70 L2/mol2

（5）＞

【解析】

试题分析：（1）将2.3g金属钠投入1.0L液氨中发生反应为：2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑；促进液氨的电离，依据：NH3+NH3=NH4++NH2-，[NH4+][NH2-]=l.0×l0-30；反应生成NH2-物质的量为0.1mol；浓度为0.1mol/L，所得溶液中NH4+的浓度l.0×l0-29mol/L。

（2）用Pt电极对液氨进行电解可产生H2和N2，阴极得到电子，发生还原反应，则阴极是铵根放电生成氢气，电极反应式是2NH3+2e-＝H2 +2NH2- 或 2NH4++2e-＝H2+2NH3。

（3）氨气催化还原NO生成氮气和水，反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O。

（4）将一定量的N2和H2充入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下反应并达到平衡，测得N2为0.10 mol ，H2为0.30 mol ，NH3为0.10 mol ，则根据方程式N2＋3H22NH3可知消耗氢气是0.15mol，则H2的平衡转化率为；在该温度下的平衡常数K＝。

（5）由于正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，氨气的含量降低，所以a曲线是平衡曲线，b曲线是经过一定时间反应后的曲线，b点随温度的升高氨气的含量升高，说明反应向正反应方向进行，因此v(正)＞v(逆)。

考点：考查弱电解质的电离、电极反应式书写、氧化还原反应、可逆反应计算以及图像分析等