Question

（1）已知4g甲烷氣體充分燃燒生成CO₂（g）和H₂O（l）時，放出Q kJ的熱量．甲烷燃燒的熱化學方程式為______．
（2）我國自行研制的優(yōu)質磷酸二氫鉀（KDP）晶體被應用于大功率固體激光器中．反應方程式為H₃PO₄（aq）+KCl（aq） KH₂PO₄（aq）+HCl（aq），當反應時間不同時，產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品中Cl?含量變化情況如圖所示．KDP晶體的一級品標準：Cl^-質量分數(shù)低于0.2%．

由圖中可知，當反應進行到約______min時，KDP晶體達到一級品標準，此時的產(chǎn)品產(chǎn)率約為______．
（3）如圖在一定條件下，將1mol N₂與3mol H₂混合于一個10L密閉容器中，反應達到A平衡時，混合氣體中氨體積分數(shù)為25%，試回答：
①N₂的轉化率α_A為______；
②在狀態(tài)A時，平衡常數(shù)K_A=______（代入數(shù)值即可）當溫度由T₁變到T₂時，K_A______K_B（填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）向20.00mL稀氨水中逐滴加入等物質的量濃度的鹽酸，請回答相關問題：
①當加入10.00mL鹽酸時，溶液中各種離子濃度之間的大小關系為（請在括號中填入離子符號）：c______＞c______＞c______＞c______
②當鹽酸與氨水等物質的量反應時，溶液的pH______7（填“＞”或“＜”或“=”，下同）
③當溶液pH=7時，反應所消耗的物質（包括還在溶液中存留的物質）之間的關系為：n______n（HCl），溶液中c（ NH₄⁺）______c（Cl^-）．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用4g甲烷與熱量的關系計算反應熱，根據(jù)物質及物質的狀態(tài)、反應熱來書寫熱化學反應方程式；
（2）根據(jù)KDP晶體的一級品標準：Cl^-質量分數(shù)低于0.2%，利用圖象來分析；
（3）利用氨氣的體積分數(shù)及化學平衡的三段法計算來解答；并利用圖象判斷溫度對化學平衡移動的影響來分析溫度變化引起的K的變化；
（4）①由量可知，反應后為等量的氨水和氯化銨的混合溶液，溶液顯堿性及氨水的電離大于氯化銨的水解來分析；
②當鹽酸與氨水等物質的量反應，溶液中的溶質只有氯化銨，則利用水解來分析；
③溶液pH=7時，溶液應為氨水和氯化銨的混合溶液，即氨水的電離等于氯化銨的水解，利用電荷守恒來分析．
解答：解：（1）4g甲烷的物質的量為=0.25mol，放出QkJ的熱量，
則1molCH₄反應放熱為4QkJ，則熱化學方程式為CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4Q kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4Q kJ?mol^-1；
（2）因KDP晶體的一級品標準：Cl^-質量分數(shù)低于0.2%，黑球表示產(chǎn)品產(chǎn)率，方框表示氯離子的質量分數(shù)，
由圖象可以看出，60min時Cl^-質量分數(shù)低于0.2%，則為一級品，且產(chǎn)品產(chǎn)率為95%，故答案為：60；95%；
（3）1mol N₂與3mol H₂混合于一個10L密閉容器中，反應達到A平衡時，混合氣體中氨體積分數(shù)為25%，
設轉化的氮氣的物質的量為x，則
     N₂+3H₂2NH₃，
開始  1   3       0
轉化  x   3x     2x
平衡 1-x  3-3x    2x
則×100%=25%，
解得x=0.4mol，
①N₂的轉化率α_A為×100%=40%，
②氮氣的平衡濃度為=0.06mol/L，
氫氣的平衡濃度為=0.18mol/L，
氨氣的平衡濃度為=0.08（mol/L），
則平衡常數(shù)K=（mol/L）^-2，由圖象可知，溫度越高氮氣的轉化率越低，則正反應為放熱反應，
當溫度由T₁變到T₂時，K變小，即K_A＞K_B，
故答案為：40%；；＞； 
（4）①由量可知，反應后為等量的氨水和氯化銨的混合溶液，電離大于水解，則c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），溶液顯堿性，
則c（ OH^-）＞c（H⁺），又電離的程度很弱，則c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（ OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：（NH₄⁺）；（Cl^-）；（ OH^-）；（H⁺）；
 ②鹽酸與氨水等物質的量反應，溶液中的溶質只有氯化銨，則銨根離子水解使溶液顯酸性，則pH＜7，故答案為：＜；
③pH=7時，溶液應為氨水和氯化銨的混合溶液，且氨水的電離等于氯化銨的水解，因二者的物質的量濃度相同，等體積混合溶液的pH小于7，則應保證堿過量，則氨水的體積大，即
n（NH₃?H₂O）＞n（HCl），pH=7時c（ OH^-）=c（H⁺），
由電荷守恒則c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c OH^-）；，則c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故答案為：＞；=．
點評：本題較難，考查有關化學平衡的計算、溶液中離子濃度大小的關系、熱化學方程式及圖形的分析，綜合性強，能較好的訓練學生的能力．