Question

氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有者重要作用．請回答下列問題：

（1）圖1是1molNO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO過程中能星變化示意圖（a、b均大 于0＞，且知：
2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-ckJ?mol^-1（c＞0）
請寫出CO將NO₂還原至N₂時的熱化學方程式______；
（2）圖2是實驗室在三個不同條件的密閉容器中合成氨時，N₂的濃度隨時間的變化曲線（以a、b、c表示）．已知三個條件下起始加入濃度均為：c（N₂）=0.1mol?L^-1，c（H₂）=0.3mol?L^-1；合成氨的反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
①計算在a達平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為______；
②由圖2可知，b、c各有一個條件與a不同，則c的條件改變可能是______；試寫出判斷b與a條件不同的理由______；
（3）利用圖2中c條件下合成氨（容積固定）．已知化學平衡常數(shù)K與溫度（T）的關(guān)系如 下表：

T/（K）	298	398	498	…
K/-2	4.1×106	K1	K2	…

①試確定K₁的相對大小，K₁______4.1x10⁶（填寫“＞”“-”或“＜”）
②下列各項能作為判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)的是______ （填序號字母）．
A．容器內(nèi)NH₃的濃度保持不變   B.2v（ N₂）（正）-v（ H₂）（逆）
C．容器內(nèi)壓強保持不變        D．混合氣體的密度保持不變
（4）①NH₄Cl溶液呈酸性的原因是（用離子反應方程式表示）______．
②25°C時，將PH=x氨水與pH=y的疏酸（且x+y-14，x＞11 ）等體積混合后，所得溶液 中各種離子的濃度關(guān)系正確的是
A．[SO]＞[NH]＞[H⁺]＞[OH^-]
B．[NH]＞[SO]＞[OH^-]＞[H⁺]
C．[NH]+[H⁺]＞[SO]+[OH^-]
D．[NH]＞[SO]＞[H⁺]＞[OH^-]．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)圖1是1molNO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO過程中能星變化示意圖，熱化學方程式為NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-（b-a）KJ/mol；結(jié)合熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①N₂的濃度隨時間的變化曲線分析，平衡后氮氣的濃度變化為0.04mol/L，氫氣的變化濃度為0.12mol/L，依據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計算；
②合成氨是放熱反應，c曲線氮氣平衡濃度增大說明平衡逆向進行，改變的是溫度；b曲線和a曲線是相同的平衡狀態(tài)，但達到平衡的時間少，說明是催化劑的作用；
（3）①依據(jù)合成氨是放熱反應，溫度升高平衡逆向進行分析平衡常數(shù)；
②平衡標志是整正逆反應速率相同，各成分的濃度保持不變分析選項；
（4）①氯化銨溶液中銨根兩者水解顯酸性；
②依據(jù)一水合氨存在電離平衡，x+y=14說明平衡狀態(tài)下氫氧根離子和硫酸溶液中氫離子濃度相同，一水合氨電離平衡正向進行，溶液呈堿性，離子濃度關(guān)系可以依據(jù)溶液中的電荷守恒方向判斷．
解答：解：（1）依據(jù)圖1是1molNO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO過程中能星變化示意圖，熱化學方程式為
①NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-（b-a）KJ/mol；
②2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-ckJ?mol^-1依據(jù)蓋斯定律①×2+②計算得到：
4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2b+c-2a）KJ/mol；
故答案為：4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2b+c-2a）KJ/mol；
（2）①N₂的濃度隨時間的變化曲線分析，平衡后氮氣的濃度變化為0.04mol/L，氫氣的變化濃度為0.12mol/L，反應氫氣轉(zhuǎn)化率=×100%=40%，
故答案為：40%；
②合成氨是放熱反應，c曲線氮氣平衡濃度增大說明平衡逆向進行，改變的是溫度；b曲線和a曲線是相同的平衡狀態(tài)，但達到平衡的時間少，說明是催化劑的作用，
故答案為：升高溫度，因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間，但化學平衡不移動，所以ba條件下達到平衡狀態(tài)氮氣的濃度相同；
（3）①合成氨是放熱反應，溫度升高平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小所以K₁＜4.1x10⁶，故答案為：＜；
②A．容器內(nèi)NH₃的濃度保持不變，是平衡的標志，故A正確；
B．反應速率之比等于化學方程式系數(shù)之比，當v（ N₂）（正）=3v（ H₂）（逆）時，說明氫氣的正逆反應速率相同，故B錯誤；
C．反應前后是氣體壓強變化的反應，容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應達到平衡，故C正確；
D．反應過程中氣體質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡，故D錯誤；
故選AC．
（4）①NH₄Cl溶液呈酸性的原因是銨根離子水解呈酸性，反應的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
②一水合氨存在電離平衡，x+y=14說明平衡狀態(tài)下氫氧根離子和硫酸溶液中氫離子濃度相同，一水合氨電離平衡正向進行，溶液呈堿性，銨根離子濃度大于硫酸根離子濃度，氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，選項B正確，AD錯誤；溶液中存在電荷守恒為[NH₄⁺]+[H⁺]=2[SO₄^2-]+[OH^-]，所以[NH₄⁺]+[H⁺]＞[SO₄^2-]+[OH^-]，故C正確；
故選BC．
點評：本題考查了熱化學方程式的是些，圖象分析判斷，蓋斯定律計算應用，化學平衡影響因素的分析判斷平衡標志理解應用，鹽類水解應用酸堿反應注意弱電解質(zhì)的電離平衡影響，題目難度中等．