Question

【題目】氨氣是一種重要的化工產品，在生產和科研中應用廣泛，氫氣是工業合成氨的原料之一，工業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制得

途徑二，用煤和水作原料經多步反應制得

請回答下列問題：

(1)途徑一反應的還原產物是______。

(2)途徑二中的一步反應為：

①上述反應達到平衡后，為提高CO的轉化率，下列措施中正確的是______填寫序號。

A.增大壓強 降低溫度 增大的濃度 使用催化劑

②已知1000K時，上述反應的平衡常數，若要使CO的轉化率超過，則起始時：不低于______。

③在容積為2L的容器中發生上述反應，測得與反應時間t的變化曲線Ⅰ如圖1所示，若在時刻將容器的體積擴大至4L，請在答題卡圖中繪出與反應時間變化的曲線Ⅱ。____________

(3)目前常用氨氣處理硝酸生產的工業尾氣，在左右且有催化劑存在的情況下，氨氣能把還原成無色無毒氣體，直接排入空氣中，已知氫氣的燃燒熱為，，。試寫出氨氣與反應生成無毒氣體和液態水的熱化學方程式______。

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

①曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的水碳比最小的是______。

②若B點氨的轉化率為，則______。

(5)某同學將和按物質的量之比2：1通入水中，充分反應所得溶液中、、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如表

弱電解質	化學式	電離常數
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制得氫氣，氫元素的化合價降低，所以氫氣是還原產物；

(2)①A.增大壓強，平衡不會發生移動，CO轉化率不變，故不選A；

B.降低溫度，平衡正向進行，CO轉化率增大，故選B；

C.增大水蒸氣的濃度，平衡向著正方向進行，CO轉化率增大，故選C；

D.催化劑不會引起化學平衡的移動，CO轉化率不變，故不選D；

故選BC；

②設CO的起始濃度為xmol，的起始濃度為ymol，則轉化的CO的最小值為，

根據平衡常數列式：，解得，故此只要此值大于，轉化率就會超過；

③體積增大2倍，濃度縮小2倍，壓強變小，但壓強對的平衡無影響，所以達平衡時，氫氣的濃度是原平衡的一半，則與反應時間變化的曲線Ⅱ：；

(3)氫氣的燃燒熱為，則氫氣的燃燒的熱化學方程式為：

根據蓋斯定律①×6－②×2－③×3得；

(4)①根據圖2可知，氨碳比一定時，水碳比越大，說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，二氧化碳的轉化率降低，所以二氧化碳轉化率最大的即為水碳比最小的，則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的水碳比最小的是Ⅰ曲線；

②B點二氧化碳的轉化率為，氨氣的轉化率是，設、的起始物質的量分別為x、y，則：，解得：；

(5)將和按物質的量之比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，碳酸根的水解平衡常數，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，則離子濃度大小關系為：。