Question

15．氮是地球上含量豐富的一種元素，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）圖是N₂和H₂反應(yīng)生成2molNH₃過程中能量變化示意圖，請計算每生成1molNH₃放出熱量為46.1kJ．
（2）工業(yè)合成氨氣需要的反應(yīng)條件非常高且產(chǎn)量低，而一些科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實現(xiàn)氨的電化學(xué)合成，從而大大提高了氮氣和氫氣的轉(zhuǎn)化率．電化學(xué)合成氨過程的總反應(yīng)式為：
N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;通電\;\;\;\;\;}}{一定條件}$2NH₃，則在電化學(xué)合成氨的過程中，陰極反應(yīng)式為N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．
（3）在固定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與t的關(guān)系如下表：（已知K=$\frac{C（{N}_{2}）•[C（{H}_{2}）]^{3}}{[C（N{H}_{3}）]^{2}}$，C（N₂）、C（H₂）、C（NH₃）分別為平衡濃度）

t/K	298	398	498	…
K/（mol•L-1）-2	4.1×106	K1	K2	…

請完成下列問題：
①試確定K₁的相對大小，K₁＜4.1×106（填寫“＞”“=”或“＜”）
②下列各項能作為判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是C（填序號字母）．
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
B．2v（N₂）（正）=v（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，這是由于NH₄⁺水解的緣故．則NH₄Cl溶于重水（D₂O）生成一水合氨和水合氫離子的化學(xué)式是NH₃•HDO和D₃O⁺．
②某氨水的pH=x，某鹽酸的pH=y，x+y=14，且x＞11，將上述氨水和鹽酸等體積混合后，所得溶液中各種離子的濃度由大到小的順序為B
A．C（Cl^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）
B．C（NH₄⁺）＞C（Cl^-）＞C（OH^-）＞C（H⁺）
C．C（Cl^-）＞C（NH₄⁺）＞C（OH^-）＞C（H⁺）
D．C（NH₄⁺）＞C（Cl^-）＞C（H⁺）＞C（OH^-）

Answer 1

分析 （1）圖是N₂和H₂反應(yīng)生成2molNH₃過程中放出的熱量是427.2kJ-335kJ=92.2kJ，根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義來回答；
（2）根據(jù)題目信息以及電解池的陰極發(fā)生得電子發(fā)生還原反應(yīng)來回答；
（3）①依據(jù)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小分析；
②根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)判斷，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
（4）①根據(jù)NH₄⁺水解的本質(zhì)；
②先確定溶液的成分然后根據(jù)鹽類的水解和弱電解質(zhì)的電離來解題．

解答 解：（1）N₂和H₂反應(yīng)生成2molNH₃過程中放出的熱量是427.2kJ-335kJ=92.2kJ，根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義，每生成1molNH₃放出熱量為46.1kJ，故答案為：46.1kJ；
（2）陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；
（3）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，故答案為：＜；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2等于計量數(shù)之比，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故A錯誤；
B．不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比是平衡狀態(tài)，3v_（正）（N₂）=v_（逆）（H₂）證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．容器內(nèi)壓強保持不變，氣體的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故C正確；
D．如果是在密閉容器中反應(yīng)，質(zhì)量不變，體積不變，密度始終不變，故D錯誤；
故選：C．
（4）①鹽NH₄Cl在水溶液中電離出的NH₄⁺結(jié)合重水（D₂O）電離出的OD^-，生成NH₃•HDO，而由重水（D₂O）電離出的D⁺與重水（D₂O）結(jié)合生成D₃O⁺，故答案為：NH₃•HDO和D₃O⁺；
②NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)，HCl是強電解質(zhì)，x+y=14，混合液氨水過量，PH＞7，溶液中的溶質(zhì)為NH3•H₂O，NH₄Cl，
所以c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故選：B．

點評 本題綜合考查學(xué)生反應(yīng)熱的計算、電極反應(yīng)是的書寫、平衡狀態(tài)的判斷方法以及鹽的水解原理和弱電解質(zhì)的電離原理的應(yīng)用知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．