Question

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）下图是当反应器中按按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）

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

（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

①200℃（1分）②AC（2分） ③75%（2分）

（2）（NH4）2SO3和NH4HSO3（2分）（3）①碱性（1分）②CO2（1分）

③3O2+12e-+6H2O＝12OH-或O2+4e-+2H2O＝4OH-（2分）

【解析】

试题分析：（1）①合成氨反应放热，降低温度，平衡正向移动，氨的百分含量升高，即温度越低氨气的百分含量越高，所以，曲线a对应的温度是200℃；

②A、减小生成物浓度平衡正向移动，及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率，A正确；B、催化剂不影响平衡移动，加催化剂能加快反应速率但不能提高H2的平衡转化率，B错误；C、K只受温度影响，该反应温度升高时K值减小，b是400℃，c是600℃，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），C正确，选AC。

③ 3N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始量（mol） 1 3 0

转化量（mol） x 3x 2x

平衡量（mol） 1-x 3-3x 2x

据题意M点时：2x/（4-2x）=60%，则x=3/4，则氢气的转化率为75%。

（2）氨的物质的量为3mol，吸收标准状况下44.8L SO2时，N原子3mol，S原子2mol，据原子守恒，在（NH4）2SO3中，其原子个数比N：S=2：1，在中，NH4HSO3，其原子个数比N：S=1：1，所以，生成物有（NH4）2SO3和NH4HSO3。

（3）①氨气是碱性气体，所以电解液最好选择碱性的；

②空气中的CO2能和氨水反应，所以滤去的气体是CO2；

③正极发生氧化反应，氧气在正极反应，注意时碱性环境，所以，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。

考点：考查电化学、热化学、化学平衡、电解质溶液以及气体的制取等。