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氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥,是一种用途广泛的化工原料.(1)下表是当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量
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氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥,是一种用途广泛的化工原料.
(1)下表是当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线.
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①曲线a对应的温度是___.
②关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是___(填字母).
A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B.加催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率
C.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)
③M点对应的H2转化率是___.
(2)工业制硫酸的尾气中含较多的SO2,为防止污染空气,回收利用SO2,工业上常用氨水吸收法处理尾气.
①当氨水中所含氨的物质的量为3mol,吸收标准状况下44.8L SO2时,溶液中的溶质为___.
②NH4HSO3溶液显酸性.用氨水吸收SO2,当吸收液显中性时,溶液中离子浓度关系正确的是___(填字母).
a.c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(NH4+)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(NH4+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(3)氨气是一种富氢燃料,可以直接用于燃料电池,下图是供氨水式燃料电池工作原理:
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①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择___(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液.
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是___.
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池正极的电极反应方是___.
(1)下表是当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线.
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①曲线a对应的温度是___.
②关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是___(填字母).
A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B.加催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率
C.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)
③M点对应的H2转化率是___.
(2)工业制硫酸的尾气中含较多的SO2,为防止污染空气,回收利用SO2,工业上常用氨水吸收法处理尾气.
①当氨水中所含氨的物质的量为3mol,吸收标准状况下44.8L SO2时,溶液中的溶质为___.
②NH4HSO3溶液显酸性.用氨水吸收SO2,当吸收液显中性时,溶液中离子浓度关系正确的是___(填字母).
a.c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(NH4+)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(NH4+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(3)氨气是一种富氢燃料,可以直接用于燃料电池,下图是供氨水式燃料电池工作原理:
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①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择___(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液.
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是___.
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池正极的电极反应方是___.
▼优质解答
答案和解析
(1)①合成氨反应放热,温度越低氨气的百分含量越高,所以,曲线a对应的温度是200℃,故答案为:200℃;
②A、减小生成物浓度平衡正向移动,及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率,故A正确;
B、催化剂不影响平衡移动,加催化剂能加快反应速率但不能提高H2的平衡转化率,故B错误;
C、K只受温度影响,该反应温度升高时K值减小,b是400℃,c是600℃,上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N),故C正确;
故选:AC;
③3N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
反应前(mol) 1 3 0
反应了(mol) x 3x 2x
平衡时(mol) 1-x 3-3x 2x
据题意M点时:
=60%
x=
,
则氢气的转化率为:
×100%=75%,故答案为:75%;
(2)①氨的物质的量为3mol,吸收标准状况下44.8L SO2时.N原子3mol,S原子2mol,据原子守恒,在(NH4)2SO3中,其原子个数比N:S=2:1,在中,NH4HSO3,其原子个数比N:S=1:1,所以,生成物有(NH4)2SO3和NH4HSO3,故答案为:(NH4)2SO3和NH4HSO3;
②据电荷守恒有:c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),溶液显中性,则,c(H+)=c(OH-),故a正确,b正确,c错误,故选:ab;
(3)①氨气是碱性气体,所以电解液最好选择碱性的,故答案为:碱性;
②空气中的CO2能和氨水反应,所以,滤去的气体是CO2,故答案为:CO2;
③正极发生氧化反应,氧气在正极反应,注意时碱性环境,所以,正极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,故答案为:O2+4e-+2H2O=4OH-.
②A、减小生成物浓度平衡正向移动,及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率,故A正确;
B、催化剂不影响平衡移动,加催化剂能加快反应速率但不能提高H2的平衡转化率,故B错误;
C、K只受温度影响,该反应温度升高时K值减小,b是400℃,c是600℃,上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N),故C正确;
故选:AC;
③3N2(g)+3H2(g)
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反应前(mol) 1 3 0
反应了(mol) x 3x 2x
平衡时(mol) 1-x 3-3x 2x
据题意M点时:
2x |
1-x+3-3x+2x |
x=
3 |
4 |
则氢气的转化率为:
3×
| ||
3 |
(2)①氨的物质的量为3mol,吸收标准状况下44.8L SO2时.N原子3mol,S原子2mol,据原子守恒,在(NH4)2SO3中,其原子个数比N:S=2:1,在中,NH4HSO3,其原子个数比N:S=1:1,所以,生成物有(NH4)2SO3和NH4HSO3,故答案为:(NH4)2SO3和NH4HSO3;
②据电荷守恒有:c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),溶液显中性,则,c(H+)=c(OH-),故a正确,b正确,c错误,故选:ab;
(3)①氨气是碱性气体,所以电解液最好选择碱性的,故答案为:碱性;
②空气中的CO2能和氨水反应,所以,滤去的气体是CO2,故答案为:CO2;
③正极发生氧化反应,氧气在正极反应,注意时碱性环境,所以,正极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,故答案为:O2+4e-+2H2O=4OH-.
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