Question

工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程圖如下：

請回答下列問題：
（1）寫出硝酸銨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要用途

 

（任寫一條）
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92kJ?mol^-1．請回答：
①在500℃、200atm（1atm=101KPa）和鐵催化條件下向一密閉容器中充入1mol N₂和3mol H₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量

 

（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，理由是：

 

②為有效提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，實際生產(chǎn)中宜采取的措施有

 

A．降低溫度       B．最適合催化劑活性的適當(dāng)高溫      C．增大壓強
D．降低壓強       E．循環(huán)利用和不斷補充氮氣          F．及時移出氨
（3）寫出氨在鉑銠合金網(wǎng)催化氧化的化學(xué)方程式：

 

（4）在一定溫度和壓強的密閉容器中，將物質(zhì)的量為3：2的H₂和N₂混合，當(dāng)該反應(yīng)達到平衡時，測出平衡混合氣中氨的體積分?jǐn)?shù)為15%，此時H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（5）請寫出實驗室檢驗產(chǎn)品中陽離子的方法：

 

．
（6）硝銨受熱會發(fā)生爆炸，在某溫度下反應(yīng)生成N₂，其中被氧化和被還原的氮原子為5：3，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算

專題：

分析：（1）根據(jù)銨鹽的用途分析；
（2）①根據(jù)可逆反應(yīng)的特點不可能完全進行到底分析；依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念書寫表達式；
②根據(jù)化學(xué)平衡移動分析；因增大反應(yīng)物的濃度，減少生成物的濃度，增大壓強，降低溫度工業(yè)合成氨反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率提高，但在實際生產(chǎn)中不能用低溫，因為溫度低化學(xué)反應(yīng)速率慢；
（3）氨在鉑銠合金網(wǎng)催化氧化生成一氧化氮和水；
（4）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%；
（5）依據(jù)銨根離子的性質(zhì)和檢驗方法設(shè)計實驗；
（6）NH₄⁺→N₂，N元素的化合價由-3價→0價，NO₃^-→N₂，N元素的化合價由+5價→0價，從化合價變化的角度判斷氧化劑和還原劑，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等判斷發(fā)生氧化反應(yīng)的氮原子與發(fā)生還原反應(yīng)的氮原子的個數(shù)之比5：3計算配平書寫化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）因銨鹽的主要用途是用作氮肥，故答案為：可做氮肥等；
（2）①因為可逆反應(yīng)不可能完全進行到底，放出的熱量比完全反應(yīng)少，在1atm和298K條件下，1mol氮氣和3mol氫氣完全反應(yīng)生成2mol氨氣，放出92.4kJ熱量，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進行完全，又因為反應(yīng)溫度為500℃，所以放出的熱量小于92.4kJ；
故答案為：＜；該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1molN₂不能完全反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量比92.4��；
②A．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進行，氫氣的轉(zhuǎn)化率提高，但在實際生產(chǎn)中不能用低溫，因為溫度低化學(xué)反應(yīng)速率慢，故A不符合；
B．最適合催化劑活性的適當(dāng)高溫，溫度越高氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故B不符合；        
C．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡正向進行，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故C符合；
D．降低壓強，平衡逆向進行，故D不符合；       
E．循環(huán)利用和不斷補充氮氣，提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故E符合；            
F．及時移出氨，平衡正向進行，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故F符合；
故答案為：CEF；
 （3）氨在鉑銠合金網(wǎng)催化氧化生成一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；  
（4）在一定溫度和壓強的密閉容器中，將物質(zhì)的量為3：2的H₂和N₂混合，當(dāng)該反應(yīng)達到平衡時，測出平衡混合氣中氨的體積分?jǐn)?shù)為15%，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，設(shè)H₂和N₂物質(zhì)的量為3x，2x，反應(yīng)的氮氣物質(zhì)的量為m；
               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
起始量（mol）   2x     3x          0 
變化量（mol）   m     3m          2m
平衡量（mol）2x-m    3x-3m        2m
平衡混合氣中氨的體積分?jǐn)?shù)為15%，則

2m

5x-2m

×100%=15%
46m=15x
氫氣轉(zhuǎn)化率=

3m

3x

×100%=

15

46

×100%=32.6%；
故答案為：32.6%；
（5）產(chǎn)品是硝酸銨，銨根離子的檢驗方法，取少量產(chǎn)品于試管中，加入NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，說明含有銨根離子；
故答案為：取少量產(chǎn)品于試管中，加入NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體；
（6）NH₄⁺→N₂，N元素的化合價由-3價→0價，-3價的N元素被氧化，化合價升高3價，NO₃^-→N₂，N元素的化合價由+5價→0價，+5價的N元素化合價降低，被還原，化合價降低5價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等可知，發(fā)生氧化反應(yīng)的氮原子與發(fā)生還原反應(yīng)的氮原子的個數(shù)之比是5：3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5NH₄NO₃=2HNO₃+4N₂+9H₂O；
故答案為：5NH₄NO₃=2HNO₃+4N₂+9H₂O．

點評：本題考查了化學(xué)平衡計算分析，氧化還原反應(yīng)電子守恒書寫化學(xué)方程式，離子檢驗實驗方法設(shè)計，題目難度中等．