Question

【题目】氨气是一种重要的化工产品，在生产和科研中应用广泛，氢气是工业合成氨的原料之一，工业上制取氨气有下列两种途径：

途径一、用水和天然气作原料一步反应制得

途径二，用煤和水作原料经多步反应制得

请回答下列问题：

(1)途径一反应的还原产物是______。

(2)途径二中的一步反应为：

①上述反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是______填写序号。

A.增大压强 降低温度 增大的浓度 使用催化剂

②已知1000K时，上述反应的平衡常数，若要使CO的转化率超过，则起始时：不低于______。

③在容积为2L的容器中发生上述反应，测得与反应时间t的变化曲线Ⅰ如图1所示，若在时刻将容器的体积扩大至4L，请在答题卡图中绘出与反应时间变化的曲线Ⅱ。____________

(3)目前常用氨气处理硝酸生产的工业尾气，在左右且有催化剂存在的情况下，氨气能把还原成无色无毒气体，直接排入空气中，已知氢气的燃烧热为，，。试写出氨气与反应生成无毒气体和液态水的热化学方程式______。

(4)工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素，其反应为：CO2+2NH3=CO(NH2)2+H2O；生成过程中，原料气常混有水蒸气，的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系如图2所示：

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最小的是______。

②若B点氨的转化率为，则______。

(5)某同学将和按物质的量之比2：1通入水中，充分反应所得溶液中、、三种离子浓度由大到小的顺序是______已知：氨水、碳酸的电离平衡常数如表

弱电解质	化学式	电离常数
氨水
碳酸

Answer 1

【答案】氢气 Ⅰ

【解析】

(1)途径一是用水和甲烷作原料一步反应制得氢气，氢元素的化合价降低，所以氢气是还原产物；

(2)①A.增大压强，平衡不会发生移动，CO转化率不变，故不选A；

B.降低温度，平衡正向进行，CO转化率增大，故选B；

C.增大水蒸气的浓度，平衡向着正方向进行，CO转化率增大，故选C；

D.催化剂不会引起化学平衡的移动，CO转化率不变，故不选D；

故选BC；

②设CO的起始浓度为xmol，的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为，

根据平衡常数列式：，解得，故此只要此值大于，转化率就会超过；

③体积增大2倍，浓度缩小2倍，压强变小，但压强对的平衡无影响，所以达平衡时，氢气的浓度是原平衡的一半，则与反应时间变化的曲线Ⅱ：；

(3)氢气的燃烧热为，则氢气的燃烧的热化学方程式为：

根据盖斯定律①×6－②×2－③×3得；

(4)①根据图2可知，氨碳比一定时，水碳比越大，说明原料气中水的浓度越大，增大水的浓度，CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，所以二氧化碳转化率最大的即为水碳比最小的，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最小的是Ⅰ曲线；

②B点二氧化碳的转化率为，氨气的转化率是，设、的起始物质的量分别为x、y，则：，解得：；

(5)将和按物质的量之比2：1通入水中，生成碳酸铵溶液，铵根离子和碳酸根离子都水解，铵根离子的水解平衡常数，碳酸根的水解平衡常数，则碳酸根的水解程度大，铵根的水解程度小，溶液中的铵根浓度大于碳酸根，水解是弱水解，碳酸根的浓度大于碳酸氢根，则离子浓度大小关系为：。