题目

题型：不详难度：来源：

（14分）工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N₂(g) + 3H₂(g) ≒ 2NH₃(g)，其部分工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)  已知： N₂(g) + O₂(g)  2NO(g)  ΔH+180.5kJ/mol 
4NH₃(g) + 5O₂(g)  4NO(g) + 6H₂O(g) ΔH−905kJ/mol
2H₂(g) + O₂(g)  2H₂O(g)  ΔH−483.6kJ/mol
则N₂(g) + 3H₂(g) ≒ 2NH₃(g) ΔH________________。
(2)  如果工业上，在一定温度下，将1.5 mol N₂气体和6 mol H₂气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时，容器内气体的压强为起始时的80%，则其平衡常数为_______。改变下列条件，能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。
①增大压强                  ②增大反应物的浓度           ③使用催化剂        ④降低温度
(3)  合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________（填编号），其理由是__________。
①过滤    ②蒸馏    ③渗析   ④萃取
(4)  可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟（成分为氯化铵）生成，该反应的化学方程式为__________。
(5)  假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L，实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时，需取20 mol/L的氨水__________mL（用100 mL的容量瓶）。假如该氨水的，加入相同体积的盐酸时，溶液呈中性，则此盐酸的pH__________（填“大于”、“小于”或“等于”）。

答案

(1) −92.4 kJ/mol 2分    (2)  0.057 (mol·L⁻¹)⁻²（可不写单位）2分 ①② 2分
(3)  ② 两者都是通过改变物质的状态来进行混合物的分离  2分
(4)   8NH₃ + 3Cl₂ → 6NH₄Cl + N₂  2分     (5)  25  2分  <  2分

解析

（1）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知（①×2－②＋③×3）÷2即得到N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)，所以△H＝（180.5kJ/mol×2＋905kJ/mol－483.6kJ/mol×3）÷2＝−92.4 kJ/mol。
（2）                   N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)
起始量（mol）           1.5     6           0
转化量（mol）           x      3x          2x
平衡量（mol）        1.5-x     6-3x         2x
所以
解得x＝0.75mol
所以平衡常数。
平衡常数只与温度有关系，所以选项④不正确。催化剂不能影响平衡状态，③不正确。正反应是体积减小的，增大压强平衡向正反应方向移动，增大反应物的浓度平衡也向正反应方向移动，所以答案选①②
（3）氨气易液化，即可以实现气液分离，所以分离方法类似于蒸馏。
（4）氯气极易强氧化性，能把氨气液化生成氮气，而氯气被还原生成氯化氢，氯化氢和氨气反应冒白烟，方程式为8NH₃ + 3Cl₂ → 6NH₄Cl + N₂ 。
（5）稀释过程中溶质是不变的，所以需取20 mol/L的氨水。如果盐酸的pH＝14－a。则氨水过量，溶液显碱性。因此要使反应后溶液显中性，则盐酸的pH必须小于14－a。