Question

合成氨反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-94.2kJ?mol^-1，分別在反應(yīng)條件不同，但體積均為2L的三個固定體積的容器中反應(yīng)，起始時N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、6mol、0mol，N₂的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示．
請回答下列問題：
（1）與①比較，②和③分別僅改變一種反應(yīng)條件．所改變的條件是：②

 

；③

 

；
（2）實驗①的平衡常數(shù)K=

 

（用最簡分?jǐn)?shù)表示），該反應(yīng)進行到2h時的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

；
（3）氨是工業(yè)合成尿素（H₂NCONH₂）的重要原料，工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)分為如下兩步：
第1步：2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨）（l）△H₁=-330.0kJ?mol^-1
第2步：H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.0kJ?mol^-1
則2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=

 

．
（4）工業(yè)上利用反應(yīng) 3Cl₂+2NH₃═N₂+6HCl檢查氯氣管道是否漏氣．當(dāng)轉(zhuǎn)移6mol 電子時，生成氮氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是

 

L．
（5）相同pH的氨水和NaOH溶液加水稀釋相同的倍數(shù)，pH變化曲線如圖所示，則x曲線代表的物質(zhì)是

 

，當(dāng)a=9時，稀釋后溶液的體積是稀釋前溶液體積的

 

倍．

Answer 1

分析：（1）與①比較，②條件下建立的平衡和①相同，但是化學(xué)反應(yīng)速率加快了，③的化學(xué)反應(yīng)速率減慢，并且平衡時氮氣的物質(zhì)的量變小了，平衡正向移動了；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K=

各個生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

各個反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

來計算，根據(jù)v=

△c

△t

來計算化學(xué)反應(yīng)速率；
（3）根據(jù)蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（4）氧化還原反應(yīng)中，化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)化合價變化來分析電子轉(zhuǎn)移情況；
（5）pH的氨水和NaOH溶液加水稀釋相同的倍數(shù)，強堿的pH變化幅度大，弱堿的變化幅度小，根據(jù)氫氧化鈉稀釋前后pH變化規(guī)律來確定體積的變化．

解答：解：（1）與①比較，②條件下建立的平衡和①相同，但是化學(xué)反應(yīng)速率加快了，所以改變的條件是加入催化劑，③的化學(xué)反應(yīng)速率減慢，并且平衡時氮氣的物質(zhì)的量變小了，平衡正向移動了，所以改變的條件是降低溫度，故答案為：加入催化劑；降低溫度；
（2）根據(jù)實驗①，列三行內(nèi)容如下：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
    初始濃度：1       3        0
    變化濃度：0.5      1.5     1.0
    平衡濃度：0.5      1.5      1.0
化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

1．02

0.5×1．53

=

16

27

L²?mol^-2，該反應(yīng)進行到2h時的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

1.5mol/L

2h

=0.75 mol?L^-1?h^-1，
故答案為：

16

27

L²?mol^-2；0.75 mol?L^-1?h^-1；
（3）已知①2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨）（l）△H₁=-330.0kJ?mol^-1
②H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.0kJ?mol^-1，則反應(yīng)2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）可以是①+②所得，所以該反應(yīng)的焓變△H=-330.0kJ?mol^-1+226.0kJ?mol^-1=-104 kJ?mol^-1，故答案為：-104kJ?mol^-1；
（4）氧化還原反應(yīng)3Cl₂+2NH₃═N₂+6HCl中，化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)=6，即當(dāng)轉(zhuǎn)移6mol 電子時，生成氮氣物質(zhì)的量是1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是22.4L，故答案為：22.4；
（5）pH的氨水和NaOH溶液加水稀釋相同的倍數(shù)，強堿氫氧化鈉的pH變化幅度大，弱堿氨水的變化幅度小，所以x曲線代表的物質(zhì)是氨水，根據(jù)氫氧化鈉稀釋前后，pH變化從9到11，所以稀釋了100倍，即稀釋后溶液的體積是稀釋前溶液體積的100倍，故答案為：氨水；100．

點評：本題涉及熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動的影響因素以及溶液稀釋pH的變化規(guī)律知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．