Question

氨與硝酸在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中均有重要的用途．某小組根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)原理設(shè)計(jì)了生產(chǎn)氨與硝酸的主要過程如下：
（1）以N₂和H₂為原料合成氨氣．反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
①一定溫度下，在密閉容器中充入1molN₂和3molH₂發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量是原來的

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，則N₂的轉(zhuǎn)化率α=

 

；若此時(shí)放出熱量為a kJ，則其熱化學(xué)方程式為

 

．
②氨氣溶于水則為氨水．已知NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)為K_b，計(jì)算0.1mol/L的NH₃?H₂O溶液中c（OH^-）=

 

mol/L（設(shè)平衡時(shí)NH₃?H₂O的濃度約為0.1mol/L，用含有K_b的代數(shù)式表示）．
（2）以氨氣、空氣為主要原料先進(jìn)行氨的催化氧化，然后制得硝酸．
①其中NO在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＞0
該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時(shí)間（t）變化的關(guān)系如圖所示．若t₂、t₄時(shí)刻只改變一個(gè)條件，下列說法正確的是（填選項(xiàng)序號(hào)）

 

．
a．在t₁～t₂時(shí)，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
b．在t₂時(shí)，采取的措施可以是升高溫度
c．在t₃～t₄時(shí)與在t₁～t₂時(shí)的平衡常數(shù)K肯定相同
d．在t₅時(shí)，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)是整個(gè)過程中的最大值
②實(shí)際上，生成的NO₂會(huì)二聚生成N₂O₄．如果在一密閉容器中，17℃、1.01×10⁵Pa條件下，2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0的平衡常數(shù)K=13.3．若改變上述體系的某個(gè)條件，達(dá)到新的平衡后，測(cè)得混合氣體中c（NO₂）=0.04mol/L，c（N₂O₄）=0.007mol/L，則改變的條件是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：

分析：（1）①依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算得到；求出反應(yīng)的△H，寫出熱化學(xué)方程式；
②c（NH₄⁺）=c（OH^-），據(jù)Kb表達(dá)式和平衡時(shí)NH₃?H₂O的濃度可以求得；
（2）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g））△H＞0．反應(yīng)是氣體體積減小的吸熱反應(yīng)；
a、反應(yīng)中氣體質(zhì)量守恒，體積不變，過程中密度不變；
b、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)升溫正逆反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行；
c、K受溫度影響；
d、依據(jù)圖象分析容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃～t₄時(shí)最大；
②改變上述體系的某個(gè)條件，達(dá)到新的平衡后，根據(jù)c（NO₂）和c（N₂O₄）求出K值，K減小，說明升高了溫度，平衡逆向移動(dòng)．

解答： 解：（1）①達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量是原來的

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，則減少的物質(zhì)的量為（1+3）mol×（1-

15

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）=0.25mol，則：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 物質(zhì)的量減少△n
1                                     2
n（N₂）                               0.25
故n（N₂）=0.125mol，所以氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率=

0.125mol

1mol

×100%=12.5%；0.125mol氮?dú)夥磻?yīng)放熱aKJ，則1mol氮?dú)夥磻?yīng)放熱8aKJ，所以熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-8akJ/mol，
故答案為：12.5%；N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-8akJ/mol；
②據(jù)NH₃?H₂O的電離方程式可知，c（NH₄⁺）=c（OH^-），已知NH₃?H₂O的濃度約為0.1mol/L，Kb=

c(NH4+)×c(OH-)，

c(NH3?H2O)

=

[c(OH-)]2

0.1

，可得：c（OH^-）=

0.1Kb

，
故答案為：

0.1Kb

；
（2）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g））△H＞0．反應(yīng)是氣體體積減小的吸熱反應(yīng)；
a、反應(yīng)中氣體質(zhì)量守恒，體積不變，過程中密度不變，所以，密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向進(jìn)行，故b正確；
c、t₂時(shí)升高了溫度，K增大，所以在t₃～t₄時(shí)與在t₁～t₂時(shí)的平衡常數(shù)K不同，故c錯(cuò)誤；
d、t₂時(shí)升高了溫度，平衡正向移動(dòng)，t₄時(shí)減小了生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物濃度相應(yīng)減小，所以，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃～t₄時(shí)最大，故d錯(cuò)誤；
故選：b；
②改變上述體系的某個(gè)條件，達(dá)到新的平衡后，根據(jù)c（NO₂）和c（N₂O₄）求出K=

0.007mol/L

0.042

=4.375，K減小，說明升高了溫度，平衡逆向移動(dòng)，故答案為：升高溫度．

點(diǎn)評(píng)：本題考查范圍廣、考查知識(shí)點(diǎn)跨度大，包含了轉(zhuǎn)化率、熱化學(xué)方程式書寫、弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)、影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的條件、溫度是影響化學(xué)平衡常數(shù)的唯一因素，題目難度不大．