Question

（本題14分）

合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破，其反應(yīng)原理為： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+Q（Q＞0）

一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：

完成下列填空：

28．天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生。NH4HS的電子式是_______________，寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________。NH3的沸點(diǎn)高于H2S，是因?yàn)镹H3分子之間存在著一種比_________力更強(qiáng)的作用力。

29．室溫下，0.1 mol/L的氯化銨溶液和0.1 mol/L的硫酸氫銨溶液，酸性更強(qiáng)的是_______，其原因是_______。

已知：H2SO4：Ki2=1.2×10－2 NH3·H2O：Ki=1.8×10－5

30．圖甲表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)：______（答案用小數(shù)表示，保留3位有效數(shù)字）。

31．依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響，在圖乙坐標(biāo)系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。

32．上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是（填序號(hào)）________。

簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法：________________________________。

Answer 1

（共14分）28．（2分）2NH4HS+O2=2S↓+2NH3·H2O（2分）

范德華

29．NH4HSO4 ；HSO4—有較大程度的電離，使溶液呈較強(qiáng)酸性。而NH4Cl只是NH4+水解呈弱酸性。（2分）

30．在0.143 ～ 0.145之間均正確（2分）；

31．（2分）

32．Ⅳ 對原料氣加壓（或分離液氨后，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)利用）

【解析】

試題分析：28． NH4HS是離子化合物，其電子式是；根據(jù)題意再生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NH4HS+O2=2S↓+2NH3·H2O；NH3的沸點(diǎn)高于H2S，是因?yàn)檫@兩種物質(zhì)都是分子晶體，在NH3分子之間存在著一種比范德華力更強(qiáng)的作用力——?dú)滏I。

29．由于在室溫下，H2SO4：Ki2=1.2×10－2；NH3·H2O：Ki=1.8×10－5 。說明HSO4-的電離作用遠(yuǎn)大于NH4+的水解作用，HSO4-產(chǎn)生的c(H+)大于銨根離子水解作用產(chǎn)生的c(H+)，所以0.1 mol/L的氯化銨溶液和0.1 mol/L的硫酸氫銨溶液，酸性更強(qiáng)的是NH4HSO4。

30．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知: a點(diǎn)時(shí)，n(H2)：n(N2)=3:1,假如開始時(shí)n(N2)=1mol，則n(H2)=3mol，根據(jù)方程式：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，在反應(yīng)過程中消耗N2的物質(zhì)的量是x，平衡時(shí)各種氣體的物質(zhì)的量是n(N2)=(1-x)mol；n(H2)=(3-3x)mol,n(NH3)=2xmol。由于在平衡時(shí)NH3的平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)是42%,所以2x÷[(1-x)+ (3-3x)+2x]= 42%. 解得x=0. 5915mol，所以計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)(1-x) ÷[(1-x)+ (3-3x)+2x]= 0.145。

31．合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在反應(yīng)開始后隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度逐漸升高沒反應(yīng)速率逐漸加快，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)速率達(dá)到最大值，安全的含量也達(dá)到最大值。此后，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，由于升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的平衡含量有逐漸減小。故在一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖是

。

32．根據(jù)圖示可知上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是Ⅳ；在本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法是對原料氣加壓，分離液氨后，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)利用。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)電子式、化學(xué)方程式的書寫、電解質(zhì)的電離及鹽的水解、物質(zhì)的作用力的種類及強(qiáng)弱比較、物質(zhì)平衡含量的計(jì)算、物質(zhì)對可逆反應(yīng)的影響、物質(zhì)和能量的循環(huán)利用的知識(shí)。