Question

【題目】農業(yè)對化肥的需求是合成氨工業(yè)發(fā)展的持久推動力。

（1）氮原子最外電子層上有________種能量不同的電子，其原子核外存在________對自旋相反的電子。

（2）一定溫度、壓強下，氮氣和氫氣反應生成1mol氨氣的過程中能量變化示意圖如右，請寫出該反應的熱化學反應方程式：_____________。（Q的數值用含字母a、b的代數式表示）

下圖表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣H2和N2的投料比與平衡時NH3體積分數的關系。

（3）工業(yè)上合成氨的溫度一般控制在500℃，原因是____________________。

根據圖中a點數據計算N2的平衡體積分數為__________。

（4）硫化銨晶體與晶體硅相比較，____________的熔點較高，原因是___________。

（5）寫出等物質的量濃度等體積的硫酸氫鈉與硫化銨溶液反應的離子方程________________。

Answer 1

【答案】2 2 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b — a）mol 該溫度下催化劑的活性最好 14.5% 晶體硅 它屬于原子晶體，而硫化銨屬于離子晶體 H＋＋S2-→HS-

【解析】

（1）氮原子核外電子數為7，基態(tài)原子核外電子排布為1S22S22P3，故最外層電子排布式為2S22P3；不同能級上的電子具有不同的能量，故氮原子核外最外層有2種不同能量的電子；原子核外軌道式如圖所示，1S和2S能級上存在2對自旋相反的電子。

（2）反應為放熱反應，Q=b-a，反應的熱化學方程式為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b — a）mol。

（3）N2+3H22NH3該反應是放熱的可逆反應，要使平衡向正反應方向移動，應降低溫度，但溫度過低反應速率過小，不利于工業(yè)生成效益；溫度越高，反應速率越大，所以應適當升高溫度，使反應速率增大；使用催化劑也能增大反應速率，但在500℃左右時催化劑的活性最大，所以選擇采用500℃左右的溫度；依據反應特征

N2+3H2=2NH3 △V

1 3 2 2

平衡體積V V

即反應前后氣體體積減小為生成氨氣的體積，相同條件下，氣體體積比等于氣體物質的量之比，圖象分析可知平衡狀態(tài)氨氣體積含量42%，設平衡混合氣體體積為100，氨氣為體積42，則反應前氣體體積100+42=142，氮氣和氫氣按照1：3混合，氮氣體積=142×=35.5，依據化學方程式計算反應的氮氣體積為21，平衡狀態(tài)氮氣為35.5-21=14.5，則氮氣體積分數為14.5%；

（4）晶體類型不同，熔點有差異。晶體硅屬于原子晶體，而硫化銨屬于離子晶體，所以硅的熔點較高；

（5）NaHSO4 = Na++ H++ SO42- , （NH4）2S 電離生成的S2-在酸性溶液中生成HS-，故離子方程式為：H++S2- =HS-；