Question

【題目】某氮肥廠用NH3經(jīng)一系列反應(yīng)制得HNO3。NH3→NO→NO2→HNO3。

(1)25℃時(shí)，NH3和O2能反應(yīng)生成NO和液態(tài)水，生成6mol水時(shí)放熱1289kJ，其熱化學(xué)方程式是_____。

(2)對(duì)于反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(P1、P2)下隨溫度變化的曲線(如圖)。

請(qǐng)比較P1、P2的大�。�P1____P2(填“>”、“=”或“<”)；該反應(yīng)△H____0(填“>”、“=”或“<”)。

(3)四氧化二氮和二氧化氮可互相轉(zhuǎn)化。在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。

回答下列問題：

①該反應(yīng)的△H_____0(填“>”、“=”或“<”)；100℃時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示。在0~60s時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O4)為_____molL-1s-1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。

②反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積縮小到原來的一半，平衡向_____（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動(dòng)。

(4)25℃時(shí)，將0.1mol·L-1鹽酸滴入20mL0.1mol·L-1氨水中，溶液pH隨加入鹽酸體積的變化曲線如圖所示。

①寫出NH3·H2O的電離方程式：_____。

②b點(diǎn)所示溶液中c(Cl-)_____c(NH)(填“>”、“=”或“<”)。

③c點(diǎn)所示溶液中，離子濃度由大到小的順序是_____。

Answer 1

【答案】4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-1289kJ/mol ＜ < > 0.001molL-1s-1 0.24 逆反應(yīng) NH3·H2ONH4++OH- = c(Cl-)> c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)

【解析】

根據(jù)圖像和描述判斷平衡移動(dòng)的方向，結(jié)合勒夏特列原理，判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，比較壓強(qiáng)大��；速率和平衡常數(shù)的計(jì)算，根據(jù)公式和圖中給出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；b、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，明確反應(yīng)情況進(jìn)行計(jì)算，b點(diǎn)為中性溶液，根據(jù)電荷守恒得出二者離子濃度相等，c點(diǎn)恰好完全反應(yīng)，因NH4+水解比較各離子濃度大小。

(1)氨氣和氧氣在催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成NO和水，熱化學(xué)方程為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-1289kJ/mol；
(2)①該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即壓強(qiáng)越高，NO的平衡轉(zhuǎn)化率越大，根據(jù)圖示知，相同溫度下，壓強(qiáng)P1時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率＜P2時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率，故P1＜P2；
②其他條件不變時(shí)，升高溫度，平衡向著吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，又根據(jù)圖示知，相同壓強(qiáng)下，隨著溫度的升高，NO的轉(zhuǎn)化率降低，即升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，則正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，則△H<0；
(3)①N2O4(g)2NO2(g)，N2O4為無色氣體，NO2為紅棕色氣體，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深，說明平衡往正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度，平衡向著吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，故正向?yàn)槲鼰岱较颍?/span>△H>0；由圖可知，0~60s，Δc(N2O4)=0.060molL-1，v(N2O4)= Δc(N2O4)/Δt=0.060molL-1/60s=0.001molL-1s-1，平衡常數(shù)K= c2(NO2)/c(N2O4)=0.122/0.06=0.24；

②反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積縮小到原來的一半，則壓強(qiáng)增大，平衡向著氣體物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

(4)①NH3·H2O為弱電解質(zhì)，發(fā)生部分電離，電離方程式為：NH3·H2ONH4++OH-；

②由圖可知，b點(diǎn)pH=7，此溫度條件下，溶液呈中性，c(H+)=c(OH-)，根據(jù)電荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)，得出c(NH4+)=c(Cl-)

③由圖可知，c點(diǎn)加入的HCl體積為20mL，二者等濃度等體積混合，恰好完全反應(yīng)，得到NH4Cl和水，因NH4+水解，故離子濃度由大到小順序?yàn)?/span>c(Cl-)> c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)。