Question

氨是重要的化工產品和化工原料。
（1）氨的電子式是                。
（2）已知：

①合成氨的熱化學方程式是   。
②降低溫度，該反應的化學平衡常數K           ．（填“增大”、“減小’’或“不變”）。
（3）有人設想以N₂和H₂為反應物，以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖l所示。
電池正極的電極反應式是                        ，A是              。

（4）用氨合成尿素的反應為2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂（l）+ H₂O(g)。工業生產時，原料氣帶有水蒸氣。圖2表示CO₂的轉化率與氨碳比、水碳比的變化關系。
①曲線I、II、III對應的水碳比最大的是                    。
②測得B點氨的轉化率為40%，則x₁                   。

Answer 1

(13分)
（1）   （2分）
（2）①N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) △H=-92kJ/mol
②增大
（3）N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺    (2分)   NH₄Cl   （2分）
（4）Ⅲ  (1分)；  3  （2分）

試題分析：（1）氨的分子中氮與氫原子之間形成一對共用電子對，所以氨的電子式是
（2）①根據反應的△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，計算合成氨的△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-3×391×2kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學方程式是N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)  △H=-92kJ/mol；
②該反應放熱，所以降溫，平衡正向移動，生成物濃度增大，反應物濃度減小，化學平衡常數將增大；
（3）該電池的本質反應是合成氨反應，所以正極是氮氣發生還原反應，電極反應式為N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；生成的銨根離子與氯化氫結合生成氯化銨，所以A是NH₄Cl；
（4）氨碳比一定時，水碳比越大，說明原料氣中含二氧化碳越少，二氧化碳的轉化率越低，所以二氧化碳轉化率最低的即為水碳比最大的，是Ⅲ曲線；B點二氧化碳的轉化率是60%，氨氣的轉化率是40%，設NH₃、CO₂的起始物質的量分別為n₁、n₂，則n₁×40%/2= n₂×60%,解得n₁/n₂= x₁=3。