Question

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

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

①為提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上采取的合理措施有 （填字母）。

a. 采用常溫條件

b. 使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?/span>

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(zhì)的量分數(shù)為0.549和0.488時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1 K2。（填“＞”“＜”或“＝”）

（2）氨氮是造成水體富營養(yǎng)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(zhuǎn)化為氮氣除去，涉及的相關(guān)反應(yīng)如下：

反應(yīng)①：NH3＋HClO===NH2Cl＋H2O

反應(yīng)②：NH2Cl＋HClO===NHCl2＋H2O

反應(yīng)③：2NHCl2＋H2O===N2＋HClO＋3HCl

已知在水溶液中NH2Cl較穩(wěn)定，NHCl2不穩(wěn)定易轉(zhuǎn)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(yīng)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(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖3。

①電解過程（虛線內(nèi)）發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。

②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，則通入的NH3與實際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)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(fā)生反應(yīng)①，生成較穩(wěn)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(xué)反應(yīng)速率慢，故a錯誤；b．采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎�，加快合成氨的速率，但不能改變轉(zhuǎn)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(zhì)的量分數(shù)為0.549的溫度是400℃，0.478時的溫度是450℃，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)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(zhuǎn)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(fā)生的反應(yīng)是NH3（aq）+HClO（aq）═NH2Cl（aq）+H2O（l），生成較穩(wěn)定的NH2Cl；反應(yīng)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(fā)生反應(yīng)①，生成較穩(wěn)定的NH2Cl。

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

故答案為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3；

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

故答案為：1：4。