Question

氨是重要的化工原料，合成氨是哈伯1905年发明的．2001年希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把

氨是重要的化工原料，合成氨是哈伯1905年发明的．2001年希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池中，H2和N2在电极上合成氨．此法的转化率大为提高．已知：N2 （g）+3H2 （g）?2NH3（g）△H＜0．请回答下列问题：（1）电解法合成氨可以使用水做电解液吗？______，为什么？______．（2）若合成氨反应容器的容积为2L，开始充入3mol H2和1mol N2 反应达到平衡时气体的压强变为原来的78，则氮气的转化率为______．该反应的化学平衡常数的表达式为______，升高温度，平衡常数将______．（填增大、减少或不变）；增大反应容器的体积，再达到平衡时，混合气的平均分子量将______．（填增大、减少或不变）．（3）在一定条件下氨可与其他物质反应生成尿素〔CO（NH2）2〕，已知30g尿素在高温高压下分解生成11.2LNH3（标况）、5.6LCO2和一定量的三聚氰胺分子（三聚氰胺的相对分子质量为126）．不法分子曾在低蛋白含量的奶粉中加入三聚氰胺来提高奶粉中的蛋白质含量，导致许多婴幼儿肾结石．写出三聚氰胺的分子式为______，其化学反应方程式为______． 三聚氰胺分子中有一个六元环，一个三聚氰胺分子可分解生成三个分子A，则A的结构式是______．

Answer 1

（1）在电解法合成氨的电解池中不能用水作电解质溶液的溶剂，原因是新法合成氨电解池的反应温度是570℃时，水为水蒸气，
故答案为：不能；温度高，水为气态，不利于氨气的生成；
（2）根据压强之比等于物质的量之比，故反应后容器内混合气体总的物质的量=4mol×

7

8

=3.5mol，则：
N₂+3H₂=2NH₃ 物质的量减少△n
1            1+3-2=2
n（N₂）    4mol-3.5mol=0.5mol
故n（N₂）=0.5mol×

1

2

=0.25mol，
故平衡后氮气的物质的量=1mol-0.25mol=0.75mol；
氮气的转化率=

0.25mol

1mol

×100%=25%；
此反应的平衡常数表达式为：K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；
升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即向逆反应方向移动，所以K减小；
增大体积，平衡向逆反应方向移动，总物质的量增大，故平均摩尔质量减小；
故答案为：25%；K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；减小；减小；
（3）尿素的物质的量为：

30g

60g/mol

=0.5mol，氨气的物质的量为：

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，二氧化碳的物质的量为：

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，
反应方程式可写成：2 CO（NH₂）₂→三聚氰胺+2NH₃↑+CO₂↑，根据原子守恒可推知三聚氰胺中含C、H、N且个数比为：1mol：2mol：2mol=1：2：2
设三聚氰胺分子式为（CH₂N₂）n，根据三聚氰胺的相对分子质量为126得：（12+2+28）×n=126，解得n=3，故三聚氰胺的分子式为：C₃H₆N₆，
故方程式可写成：2 CO（NH₂）₂→C₃H₆N₆+2NH₃↑+CO₂↑，根据原子守恒配平得：6 CO（NH₂）₂=C₃H₆N₆+6NH₃↑+3CO₂↑；
根据三聚氰胺分子中有一个六元环及碳4价氮3价氢1价原则，可知三聚氰胺的结构为：






一个三聚氰胺分子可分解生成三个分子A，即C₃H₆N₆→3A，根据原子守恒可知A的分子式CH₂N₂，A的结构式为：；
故答案为：C₃H₃N₆；6 CO（NH₂）₂=C₃H₆N₆+6NH₃↑+3CO₂↑；．