Question

【題目】NH3是一種重要的化工原料，也是造成水體富營養化及氮氧化物污染的重要因素之一。

（1）N2和H2以物質的量之比為1∶3在不同溫度和壓強下發生反應：N2＋3H22NH3，測得平衡體系中NH3的物質的量分數如圖1。

①為提高原料氣的轉化率，工業上采取的合理措施有 （填字母）。

a. 采用常溫條件

b. 使用適當的催化劑

c. 將原料氣加壓

d. 將氨液化并不斷移出

②圖1中所示的平衡體系中NH3的物質的量分數為0.549和0.488時，該反應的平衡常數分別為K1、K2，則K1 K2。（填“＞”“＜”或“＝”）

（2）氨氮是造成水體富營養化的重要因素之一，用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的氨氮（用NH3表示）轉化為氮氣除去，涉及的相關反應如下：

反應①：NH3＋HClO===NH2Cl＋H2O

反應②：NH2Cl＋HClO===NHCl2＋H2O

反應③：2NHCl2＋H2O===N2＋HClO＋3HCl

已知在水溶液中NH2Cl較穩定，NHCl2不穩定易轉化為氮氣。在其他條件一定的情況下，改變（即NaClO溶液的投入量），溶液中次氯酸鈉對氨氮去除率及余氯量 （溶液中＋1價氯元素的含量）的影響如圖2所示。

①反應中氨氮去除效果最佳的n（NaClO）/n（NH3）值約為 。

②a點之前氨氮去除率較低的原因為 。

（3）電解硝酸工業的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖3。

①電解過程（虛線內）發生反應的離子方程式為 。

②將電解生成的HNO3全部轉化為NH4NO3，則通入的NH3與實際參加反應的NO的物質的量之比至少為 。

Answer 1

【答案】（1）①cd

②＞

（2）①1.5

② NaClO用量較少，水解生成的少量HClO與NH3主要發生反應①，生成較穩定的NH2Cl。

（3）①8NO + 7H2O2H+ + 3NH4+ + 5NO3—

②1:4

【解析】

試題分析：（1）①a．采用常溫條件，化學反應速率慢，故a錯誤；b．采用適當的催化劑，加快合成氨的速率，但不能改變轉化率，故b錯誤；c．將原料氣加壓，加快了合成氨的速率，平衡正向移動，故c正確；d．將氨液化，不斷移去液氨，平衡正向移動，故d正確。

故答案為： cd；

②圖1中所示的平衡體系中NH3的物質的量分數為0.549的溫度是400℃，0.478時的溫度是450℃，該反應為放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，K減小。所以，K1＞K2。

故答案為：＞；

（2）用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的氨氮（用NH3表示）轉化為氮氣除去，改變（即NaClO溶液的投入液），溶液中次氯酸鈉去除氨氮效果與余氯圖象變化中，次氯酸少氨氣多，a點前發生的反應是NH3（aq）+HClO（aq）═NH2Cl（aq）+H2O（l），生成較穩定的NH2Cl；反應中氨氮去除效果最佳的從圖象分析可知為去除率較高同時余氯量最少，圖象中符合的比值為1.5。

故答案為：1.5； NaClO用量較少，水解生成的少量HClO與NH3主要發生反應①，生成較穩定的NH2Cl。

（3）①工業上電解NO制備 NH4NO3，由裝置圖可知陽極發生氧化反應，NO被氧化生成NO3-，陰極發生還原反應，NO被還原生成NH4+，陽極反應為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，陰極反應為：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，總反應方程式為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3。

故答案為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3；

②生成的硝酸和反應的NO的物質的量之比等于2：8=1：4，通入的NH3的物質的量至少應與生成的硝酸的物質的量相等，因此通入的NH3與實際參加反應的NO的物質的量之比至少為1：4。

故答案為：1：4。