Question

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

（1）如圖1是1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖（a、b均大 于0），且已知：2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-c kJ?mol^-1（c＞0），請寫出CO將NO₂還原至N₂時的熱化學(xué)方程式

 

；
（2）如圖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(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0
①計算在a達(dá)平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

；
②由如圖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(xué)平衡常數(shù)K與溫度（T）的關(guān)系如 下表：

T/（K）	298	398	498	…
K	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(yīng)達(dá)到化學(xué)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．2υ（ N₂）_正=υ（ 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(yīng)方程式表示 ）

 

．
②25℃時，將pH=x氨水與pH=y的硫酸（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．c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
B．c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
C．c（NH₄⁺）+c（H⁺）＞c（SO₄^2-）+c（OH^-）      
D．c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計算,離子濃度大小的比較

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）依據(jù)圖1是1molNO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能星變化示意圖，書寫NO₂和CO反應(yīng)生成CO₂和NO熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知方程式書寫CO將NO₂還原至N₂時的熱化學(xué)方程式；
（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(yīng)，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(dá)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(yīng)，溫度升高平衡逆向進行分析平衡常數(shù)；
②平衡標(biāo)志是整正逆反應(yīng)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(yīng)生成CO₂和NO過程中能星變化示意圖，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO反應(yīng)焓變=aKJ/mol-bKJ/mol=（a-b）KJ/mol，所以
①NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=（a-b）KJ/mol，
②2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-c kJ?mol^-1（c＞0），
將①×2+②得：4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2b+c-2a）kJ?mol^-1，
故答案為：4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2b+c-2a）kJ?mol^-1；
（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(yīng)氫氣轉(zhuǎn)化率=

0.12mol/L

0.3mol/L

×100%=40%，
故答案為：40%；
②合成氨是放熱反應(yīng)，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(dá)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(dá)到平衡的時間，但化學(xué)平衡不移動，所以ba條件下達(dá)到平衡狀態(tài)氮氣的濃度相同；
（3）①合成氨是放熱反應(yīng)，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(biāo)志，故A正確；
B．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，當(dāng)v（ N₂）（正）=3v（ H₂）（逆）時，說明氫氣的正逆反應(yīng)速率相同，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后是氣體壓強變化的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C正確；
D．反應(yīng)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(yīng)達(dá)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(yīng)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c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），所以c（NH₄⁺）+c（H⁺）＞c（SO₄^2-）+c（OH^-），故C正確；
故選BC．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，圖象分析判斷，蓋斯定律計算應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素的分析判斷平衡標(biāo)志理解應(yīng)用，鹽類水解應(yīng)用酸堿反應(yīng)注意弱電解質(zhì)的電離平衡影響，題目難度中等．