Question

工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），其部分工藝流程如下：
回答下列問(wèn)題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=______．
（2）如果工業(yè)上，在一定溫度下，將1.5molN₂ 氣體和6molH₂ 氣體通入到體積為1升的密閉容器中．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為_(kāi)_____．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為_(kāi)_____，改變下列條件，能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行且平衡常數(shù)不變的是______
①增大壓強(qiáng)  ②增大反應(yīng)物的濃度    ③使用催化劑   ④降低溫度
（3）可以用氯氣來(lái)檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會(huì)有白煙（成份為氯化銨）生成．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______．
（4）假如該廠(chǎng)生產(chǎn)的氨水的pH=a，加入相同體積的鹽酸時(shí)，溶液呈中性，則此鹽酸的pH______14-a（填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算．
（2）根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比計(jì)算出平衡后，混合氣體的物質(zhì)的量，利用差量法計(jì)算參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率；
平衡常數(shù)指生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)不變，溫度不能變化，結(jié)合反應(yīng)特點(diǎn)，根據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響具體分析判斷．
（3）反應(yīng)有氯化銨生成，氯元素的化合價(jià)降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，可知氮元素被氧化為氮?dú)�，根�?jù)氧化還原反應(yīng)配平寫(xiě)出方程式．
（4）混合呈中性，則氯離子的濃度等于銨根離子濃度，由于一水合氨是弱電解質(zhì)，所以氨水的濃度大于10^-14+a，所以鹽酸氯離子的濃度大于大于10^-14+a，即鹽酸中氫離子濃度大于10^-14+a．
解答：解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律，①+③×-②×得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．
故答案為：-92.4kJ/mol．
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%，所以平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為
（1.5mol+6mol）×80%=6mol．
對(duì)于反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）   物質(zhì)的量減少△n
         1                              2
       0.75mol                      （1.5mol+6mol）-6mol=1.5mol
所以平衡時(shí)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為×100%=50%．
平衡常數(shù)指生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，所以對(duì)于：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反應(yīng)平衡常數(shù)k=．
①反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，故①正確；
②增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，故②正確；
③使用催化劑，加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，故③錯(cuò)誤；
④合成氨是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)移動(dòng)，但平衡常數(shù)增大，故④錯(cuò)誤．
故答案為：50%；；①②．
（3）反應(yīng)有氯化銨生成，氯元素的化合價(jià)降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，可知氮元素被氧化為氮?dú)�，反�?yīng)方程式為
8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl．
故答案為：8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl．
（4）混合呈中性，則氯離子的濃度等于銨根離子濃度．pH=a的氨水，由于一水合氨是弱電解質(zhì)，所以氨水的濃度大于
10^-14+a，由于等體積混合，所以鹽酸氯離子的濃度大于10^-14+a，即鹽酸中氫離子濃度大于10^-14+a．所以鹽酸的pH＜14-a．
故答案為：小于．
點(diǎn)評(píng)：題目綜合性較大，涉及蓋斯定律、化學(xué)平衡計(jì)算、平衡移動(dòng)、氧化還原反應(yīng)、溶液pH等，難度中等，注意（4）中氫離子濃度的判斷，一水合氨是弱電解質(zhì)，氨水的濃度遠(yuǎn)大于氫氧根濃度．