Question

【题目】工业上在高温高压催化剂条件下合成氨，其反应为

N2（g）＋3H2（g）2NH3(g) ΔH<0

（1）原料气之一的N2不能用空气代替，而必须用纯N2，其原因除了为加快反应速率外还有：

①_____________；

②_____________；

另一原料气H2往往来源于水和焦炭，写出相关的化学方程式_________________。

（2）将N2和H2按1：3体积比（同温同压下）充入合成塔，一段时间后，合成塔内压强变为起始时压强的80％，则此反应过程中N2的转化率为_________（用百分数表示），如其它条件不变，将两气体的体积比调整为1：4，该反应的平衡常数_______（填“不变、变大、变小”）。

（3）合成的氨气可用于合成硝酸进而生产常用化肥NH4NO3，请写出NH4NO3水溶液中各离子浓度由大到小的顺序___________。

（4）将过量氨水滴入CuSO4溶液中先后出现生成沉淀、沉淀溶解的现象。请写出沉淀溶解的离子方程式____________________。

Answer 1

【答案】 提高N2浓度利于平衡正向移动 空气中的O2可能氧化H2和NH3 C＋H2O CO＋H2 40% 不变 c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－

【解析】(1)空气的主要成份为N2和O2，合成氨不能用空气代替纯N2，因为使用纯N2，可以提高N2浓度利于平衡正向移动，同时避免 空气中的O2可能氧化H2和NH3；利用水和焦炭在高温下反应生成氢气的化学方程式为C＋H2O CO＋H2；

(2)设N2的物质的量为1mol，H2为3mol，N2的转化率为x，则：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

起始物质的量(mol) 1 3 0

变化物质的量(mol) x 3x 2x

平衡物质的量(mol) 1-x 3-3x 2x

平衡时总物质的量为(4-2x)mol；

同温同压下，合成塔内压强变为起始时压强的80％，则(4-2x)mol=(1+3)mol×80%，x=40%；

化学平衡常数只受温度影响，如其它条件不变，将两气体的体积比调整为1：4，该反应的平衡常数不变；

(3)NH4+的水解，使NH4NO3水溶液显酸性，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)；

(4)氨水溶解Cu(OH)2沉淀的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。