Question

【題目】農(nóng)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(qiáng)下，氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成1mol氨氣的過程中能量變化示意圖如右，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：_____________。（Q的數(shù)值用含字母a、b的代數(shù)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?jǐn)?shù)的關(guān)系。

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

根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)為__________。

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

（5）寫出等物質(zhì)的量濃度等體積的硫酸氫鈉與硫化銨溶液反應(yīng)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(shù)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(yīng)為放熱反應(yīng)，Q=b-a，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+2（b — a）mol。

（3）N2+3H22NH3該反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，要使平衡向正反應(yīng)方向移動，應(yīng)降低溫度，但溫度過低反應(yīng)速率過小，不利于工業(yè)生成效益；溫度越高，反應(yīng)速率越大，所以應(yīng)適當(dāng)升高溫度，使反應(yīng)速率增大；使用催化劑也能增大反應(yīng)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(jù)反應(yīng)特征

N2+3H2=2NH3 △V

1 3 2 2

平衡體積V V

即反應(yīng)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(zhì)的量之比，圖象分析可知平衡狀態(tài)氨氣體積含量42%，設(shè)平衡混合氣體體積為100，氨氣為體積42，則反應(yīng)前氣體體積100+42=142，氮?dú)夂蜌錃獍凑?/span>1：3混合，氮?dú)怏w積=142×=35.5，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)的氮?dú)怏w積為21，平衡狀態(tài)氮?dú)鉃?/span>35.5-21=14.5，則氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)為14.5%；

（4）晶體類型不同，熔點(diǎn)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(diǎn)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-；