Question

【題目】氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用廣泛，氫氣是工業(yè)合成氨的原料之一，工業(yè)上制取氨氣有下列兩種途徑：

途徑一、用水和天然氣作原料一步反應(yīng)制得

途徑二，用煤和水作原料經(jīng)多步反應(yīng)制得

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)途徑一反應(yīng)的還原產(chǎn)物是______。

(2)途徑二中的一步反應(yīng)為：

①上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，為提高CO的轉(zhuǎn)化率，下列措施中正確的是______填寫序號(hào)。

A.增大壓強(qiáng) 降低溫度 增大的濃度 使用催化劑

②已知1000K時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)，若要使CO的轉(zhuǎn)化率超過(guò)，則起始時(shí)：不低于______。

③在容積為2L的容器中發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得與反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線Ⅰ如圖1所示，若在時(shí)刻將容器的體積擴(kuò)大至4L，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡圖中繪出與反應(yīng)時(shí)間變化的曲線Ⅱ。____________

(3)目前常用氨氣處理硝酸生產(chǎn)的工業(yè)尾氣，在左右且有催化劑存在的情況下，氨氣能把還原成無(wú)色無(wú)毒氣體，直接排入空氣中，已知?dú)錃獾娜紵裏釣?/span>，，。試寫出氨氣與反應(yīng)生成無(wú)毒氣體和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式______。

(4)工業(yè)上用氨和二氧化碳反應(yīng)合成尿素，其反應(yīng)為：CO2+2NH3=CO(NH2)2+H2O；生成過(guò)程中，原料氣常混有水蒸氣，的轉(zhuǎn)化率與氨碳比、水碳比的變化關(guān)系如圖2所示：

①曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的水碳比最小的是______。

②若B點(diǎn)氨的轉(zhuǎn)化率為，則______。

(5)某同學(xué)將和按物質(zhì)的量之比2：1通入水中，充分反應(yīng)所得溶液中、、三種離子濃度由大到小的順序是______已知：氨水、碳酸的電離平衡常數(shù)如表

弱電解質(zhì)	化學(xué)式	電離常數(shù)
氨水
碳酸

Answer 1

【答案】氫氣 Ⅰ

【解析】

(1)途徑一是用水和甲烷作原料一步反應(yīng)制得氫氣，氫元素的化合價(jià)降低，所以氫氣是還原產(chǎn)物；

(2)①A.增大壓強(qiáng)，平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故不選A；

B.降低溫度，平衡正向進(jìn)行，CO轉(zhuǎn)化率增大，故選B；

C.增大水蒸氣的濃度，平衡向著正方向進(jìn)行，CO轉(zhuǎn)化率增大，故選C；

D.催化劑不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故不選D；

故選BC；

②設(shè)CO的起始濃度為xmol，的起始濃度為ymol，則轉(zhuǎn)化的CO的最小值為，

根據(jù)平衡常數(shù)列式：，解得，故此只要此值大于，轉(zhuǎn)化率就會(huì)超過(guò)；

③體積增大2倍，濃度縮小2倍，壓強(qiáng)變小，但壓強(qiáng)對(duì)的平衡無(wú)影響，所以達(dá)平衡時(shí)，氫氣的濃度是原平衡的一半，則與反應(yīng)時(shí)間變化的曲線Ⅱ：；

(3)氫氣的燃燒熱為，則氫氣的燃燒的熱化學(xué)方程式為：

根據(jù)蓋斯定律①×6－②×2－③×3得；

(4)①根據(jù)圖2可知，氨碳比一定時(shí)，水碳比越大，說(shuō)明原料氣中水的濃度越大，增大水的濃度，CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，所以二氧化碳轉(zhuǎn)化率最大的即為水碳比最小的，則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的水碳比最小的是Ⅰ曲線；

②B點(diǎn)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為，氨氣的轉(zhuǎn)化率是，設(shè)、的起始物質(zhì)的量分別為x、y，則：，解得：；

(5)將和按物質(zhì)的量之比2：1通入水中，生成碳酸銨溶液，銨根離子和碳酸根離子都水解，銨根離子的水解平衡常數(shù)，碳酸根的水解平衡常數(shù)，則碳酸根的水解程度大，銨根的水解程度小，溶液中的銨根濃度大于碳酸根，水解是弱水解，碳酸根的濃度大于碳酸氫根，則離子濃度大小關(guān)系為：。