Question

硝酸銨在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防中都占有重要地位，下圖是云南天然氣化工廠合成硝酸銨的簡(jiǎn)要生產(chǎn)工藝流程：

回答下列問題：
（1）N₂的電子式

 

，合成氨的反應(yīng)中，若生成1g氨放出熱量a KJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）氨催化氧化的化學(xué)方程式是

 

，
試從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析溫度、壓強(qiáng)對(duì)合成氨反應(yīng)的影響

 

，

 

．
（3）若輸送NH₃的管道某處發(fā)生泄漏，檢測(cè)的簡(jiǎn)單方法

 

，

 

．
（4）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上長(zhǎng)期、過量使用化肥硝酸銨，會(huì)加重土壤酸化，原因是（用離子方程式回答）

 

．
（5）25℃時(shí)，將x mol NH₄NO₃溶于一定量水中，向該溶液中滴加y L氨水后溶液呈中性，則滴加氨水過程中水的電離平衡將

 

（填“正向”“不”或“逆向”）移動(dòng)，所滴加氨水的物質(zhì)的量濃度為

 

（25℃時(shí)，K_b（NH₃?H₂O）=2.0×10^-5mol?L^-1）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）氮?dú)夥肿又写嬖诘�氮三鍵，氮原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，據(jù)此寫出氮?dú)獾碾娮邮剑缓铣?g氨氣放出akJ熱量，則可計(jì)算出生成2mol氨氣放熱的熱量，然后根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫原則寫出合成氨的熱化學(xué)方程式；
（2）氨氣與氧氣在催化劑、加熱條件下反應(yīng)生成一氧化氮和水；根據(jù)溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響角度分析合成氨中的溫度、壓強(qiáng)；
（3）氨氣為堿性氣體，可以用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)；氨氣與氯化氫反應(yīng)生成氯化銨，會(huì)出現(xiàn)白煙，據(jù)此進(jìn)行解答；
（4）硝酸銨能夠電離出銨根離子，銨根離子發(fā)生水解生成一水合氨和氫離子，溶液顯示酸性；
（5）氨水能夠電離出氫氧根離子，抑制了水的電離；根據(jù)氨水電離平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算．

解答： 解：（1）在氮?dú)夥肿又袃蓚�(gè)N原子共用三對(duì)電子，所以N₂的電子式為：；
若生成1g氨放出熱量a kJ，2mol氨氣的質(zhì)量為：17g/mol×2mol=43g，則生成2mol氨氣放出的熱量為34g，則合成氨氣的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂ （g）?2NH₃ （g）△H=-34akJ/mol，
故答案為：；N₂（g）+3H₂ （g）?2NH₃ （g）△H=-34akJ/mol；
（2）氨在催化劑表面被氧化為NO．該催化氧化的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4 NO+6H₂O；
由于合成氨正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以從平衡角度看低溫有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但反應(yīng)速率過慢，故合成氨采用高溫（400℃-500℃）；
正反應(yīng)體積縮小，增大壓強(qiáng)有利于提高轉(zhuǎn)化率（正向移動(dòng)），故采用高壓（10 MPa-30MPa），
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4 NO+6H₂O；合成氨正反應(yīng)放熱，低溫有利于提高轉(zhuǎn)化率，但反應(yīng)速率過慢，故合成氨采用高溫（400℃-500℃）；正反應(yīng)體積縮小，增大壓強(qiáng)有利于提高轉(zhuǎn)化率（正向移動(dòng)），故采用高壓（10 MPa-30MPa）；
（3）若輸送NH₃的管道某處發(fā)生泄漏，檢測(cè)的簡(jiǎn)單方法是用潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙檢測(cè)，試紙變藍(lán)的位置即是氨氣泄漏處；或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近，有白煙產(chǎn)生，
故答案為：用潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙檢測(cè)；試紙變藍(lán)的位置即是氨氣泄漏處；
（4）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上長(zhǎng)期、過量使用化肥硝酸銨，會(huì)加重土壤酸化，這是因?yàn)橄跛徜@是強(qiáng)酸弱堿鹽．該鹽會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，消耗了水電離產(chǎn)生的OH^-，破壞了水的大量平衡，水會(huì)繼續(xù)電離，當(dāng)最終達(dá)到電離平衡時(shí)c（H⁺）＞c（OH^-），所以溶液顯酸性，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（5）25℃時(shí)，將x mol NH₄NO₃溶于一定量水中，向該溶液中滴加y L氨水，氨水電離產(chǎn)生銨根離子和OH^-，會(huì)對(duì)水的電離起抑制作用，所以滴加氨水過程中水的電離平衡將逆向移動(dòng)；
在該溶液中，存在電荷守恒：c（NH₄⁺）+（H⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），由于溶液為中性，則（H⁺）=c（OH^-），所以c（NH₄⁺）=c（NO₃^-），由于K_b（NH₃?H₂O）=2.0×10^-5mol/L，即：K_b=

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

=2.0×10^-5mol/L，
設(shè)加入的氨水物質(zhì)的量為n，混合液體積為V，由于c（NH₄⁺）=c（NO₃^-），相當(dāng)于溶液中的一水合氨完全來自滴加的氨水，
則c（NH₃?H₂O）=

n

V

=

c(NH4+)?c(OH-)

Kb

=

x V ×10-7

2.0×10-5

，
解得：n（NH₃?H₂O）=

x

200

mol，
所以滴加的氨水的濃度為：c（（NH₃?H₂O）=

x 200 mol

yL

=

x

200y

mol/L，
故答案為：逆向；

x

200y

mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了硝酸銨的制備、電離平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，題目難度稍大，涉及了化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率的影響、電離平衡常數(shù)的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，試題綜合性較強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．