氨是一种重要的化工原料，也是重要的工业产品，在工农业生产和国防等领域发挥着重要作用．（1）液氨储氢是目前研究的重要课题．液氨的电离和水的电离相似，液氨中的氨也能发生电

Question

氨是一种重要的化工原料，也是重要的工业产品，在工农业生产和国防等领域发挥着重要作用．

（1）液氨储氢是目前研究的重要课题．液氨的电离和水的电离相似，液氨中的氨也能发生电离：NH₃+NH₃⇌NH₄⁺+NH₂^-，其离子积常数为1.0×10^-30．现将2.3克金属钠投入1.0L 液氨中，待反应结束后，假设溶液体积不变，所得溶液中NH₄⁺离子浓度为___．
（2）用Pt电极对液氨进行电解可产生H₂和N₂，则阴极的电极反应式是___．
（3）用NH₃催化还原N_XO_y可以消除氮氧化合物的污染．请写出氨气催化还原NO的化学方程式___．
（4）将一定量的N₂和H₂充入1L的密闭容器中，在500℃、2×10⁷Pa下反应并达到平衡，测得N₂为0.10mol，H₂为0.30mol，NH₃为0.10mol，则H₂的平衡转化率为___；在该温度下的平衡常数K=___．
（5）如图是某压强下，N₂与H₂按体积比1：3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线．其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线．则图中b点，v（正）___v（逆）．（填“>”、“=”或“<”）

Answer 1

（1）将2.3g金属钠投入1.0L液氨中发生反应为：2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑；促进液氨的电离，依据：NH₃+NH₃=NH₄⁺+NH₂^-，[NH₄⁺][NH₂^-]=l.0×l0^-30；反应生成NH₂^-物质的量为0.1mol，浓度为0.1mol/L，所得溶液中NH₄⁺的浓度l.0×l0^-29mol/L，
故答案为：1.0×l0^-29mol/L；
（2）用Pt电极对液氨进行电解可产生H₂和N₂，阴极上氨气或铵根离子得电子生成氢气，电极反应式为2NH₃+2e^-=H₂+2NH₂^- 或 2NH₄⁺+2e^-=H₂+2NH₃，
故答案为：2NH₃+2e^-=H₂+2NH₂^- 或 2NH₄⁺+2e^-=H₂+2NH₃；
（3）氨气催化还原NO生成没有污染的物质为氮气和水，反应方程式为4NH₃+6NO(催化剂.)/()5N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+6NO(催化剂.)/()5N₂+6H₂O；
（4）测得N₂为0.10mol，H₂为0.30mol，NH₃为0.10mol，根据方程式知，参加反应的氢气物质的量=0.15mol，则H₂的平衡转化率=(参加反应的氢气物质的量)/(氢气初始物质的量)×100%=(0.15mol)/(0.3mol+0.15mol)×100%=33.3%；平衡是c（N₂）=0.10mol/L、c（H₂）=0.30mol/L、c（NH₃）=0.10mol/L，在该温度下的平衡常数K=(c2(NH3))/(c(N2)．c3(H2))=(0.102)/(0.10×0.303)=3.70，
故答案为：33.3%；3.70；
（5）根据图知，a是平衡曲线、b是经过一定时间反应后的曲线，该温度下要使该反应达到平衡状态，应该增大氨气含量，平衡正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，故答案为：>．