Question

（1）已知4g甲烷氣體充分燃燒生成CO₂（g）和H₂O（l）時，放出Q kJ的熱量．甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為

CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4QkJ?mol^-1

．
（2）我國自行研制的優(yōu)質(zhì)磷酸二氫鉀（KDP）晶體被應(yīng)用于大功率固體激光器中．反應(yīng)方程式為H₃PO₄（aq）+KCl（aq） KH₂PO₄（aq）+HCl（aq），當(dāng)反應(yīng)時間不同時，產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品中Cl?含量變化情況如圖所示．KDP晶體的一級品標(biāo)準(zhǔn)：Cl^-質(zhì)量分數(shù)低于0.2%．

由圖中可知，當(dāng)反應(yīng)進行到約

60

min時，KDP晶體達到一級品標(biāo)準(zhǔn)，此時的產(chǎn)品產(chǎn)率約為

95%

．
（3）如圖在一定條件下，將1mol N₂與3mol H₂混合于一個10L密閉容器中，反應(yīng)達到A平衡時，混合氣體中氨體積分數(shù)為25%，試回答：
①N₂的轉(zhuǎn)化率α_A為

40%

；
②在狀態(tài)A時，平衡常數(shù)K_A=

0.082

0.06×0.182

(mol/L)-2

（代入數(shù)值即可）當(dāng)溫度由T₁變到T₂時，K_A

＞

K_B（填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）向20.00mL稀氨水中逐滴加入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸，請回答相關(guān)問題：
①當(dāng)加入10.00mL鹽酸時，溶液中各種離子濃度之間的大小關(guān)系為（請在括號中填入離子符號）：c

（NH₄⁺）

＞c

（Cl^-）

＞c

（OH^-）

＞c

（H⁺）

②當(dāng)鹽酸與氨水等物質(zhì)的量反應(yīng)時，溶液的pH

＜

7（填“＞”或“＜”或“=”，下同）
③當(dāng)溶液pH=7時，反應(yīng)所消耗的物質(zhì)（包括還在溶液中存留的物質(zhì)）之間的關(guān)系為：n（NH₃?H₂O）

＞

n（HCl），溶液中c（ NH₄⁺）

=

c（Cl^-）．

Answer 1

分析：（1）利用4g甲烷與熱量的關(guān)系計算反應(yīng)熱，根據(jù)物質(zhì)及物質(zhì)的狀態(tài)、反應(yīng)熱來書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)KDP晶體的一級品標(biāo)準(zhǔn)：Cl^-質(zhì)量分數(shù)低于0.2%，利用圖象來分析；
（3）利用氨氣的體積分數(shù)及化學(xué)平衡的三段法計算來解答；并利用圖象判斷溫度對化學(xué)平衡移動的影響來分析溫度變化引起的K的變化；
（4）①由量可知，反應(yīng)后為等量的氨水和氯化銨的混合溶液，溶液顯堿性及氨水的電離大于氯化銨的水解來分析；
②當(dāng)鹽酸與氨水等物質(zhì)的量反應(yīng)，溶液中的溶質(zhì)只有氯化銨，則利用水解來分析；
③溶液pH=7時，溶液應(yīng)為氨水和氯化銨的混合溶液，即氨水的電離等于氯化銨的水解，利用電荷守恒來分析．

解答：解：（1）4g甲烷的物質(zhì)的量為

4g

16g/mol

=0.25mol，放出QkJ的熱量，
則1molCH₄反應(yīng)放熱為4QkJ，則熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4Q kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4Q kJ?mol^-1；
（2）因KDP晶體的一級品標(biāo)準(zhǔn)：Cl^-質(zhì)量分數(shù)低于0.2%，黑球表示產(chǎn)品產(chǎn)率，方框表示氯離子的質(zhì)量分數(shù)，
由圖象可以看出，60min時Cl^-質(zhì)量分數(shù)低于0.2%，則為一級品，且產(chǎn)品產(chǎn)率為95%，故答案為：60；95%；
（3）1mol N₂與3mol H₂混合于一個10L密閉容器中，反應(yīng)達到A平衡時，混合氣體中氨體積分數(shù)為25%，
設(shè)轉(zhuǎn)化的氮氣的物質(zhì)的量為x，則
     N₂+3H₂

催化劑

2NH₃，
開始  1   3       0
轉(zhuǎn)化  x   3x     2x
平衡 1-x  3-3x    2x
則

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=25%，
解得x=0.4mol，
①N₂的轉(zhuǎn)化率α_A為

0.4mol

1mol

×100%=40%，
②氮氣的平衡濃度為

1mol-0.4mol

10L

=0.06mol/L，
氫氣的平衡濃度為

1.8mol

10L

=0.18mol/L，
氨氣的平衡濃度為

0.8mol

10L

=0.08（mol/L），
則平衡常數(shù)K=

0.082

0.06×0.182

（mol/L）^-2，由圖象可知，溫度越高氮氣的轉(zhuǎn)化率越低，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
當(dāng)溫度由T₁變到T₂時，K變小，即K_A＞K_B，
故答案為：40%；

0.082

0.06×0.182

(mol/L)-2；＞； 
（4）①由量可知，反應(yīng)后為等量的氨水和氯化銨的混合溶液，電離大于水解，則c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），溶液顯堿性，
則c（ OH^-）＞c（H⁺），又電離的程度很弱，則c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（ OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：（NH₄⁺）；（Cl^-）；（ OH^-）；（H⁺）；
 ②鹽酸與氨水等物質(zhì)的量反應(yīng)，溶液中的溶質(zhì)只有氯化銨，則銨根離子水解使溶液顯酸性，則pH＜7，故答案為：＜；
③pH=7時，溶液應(yīng)為氨水和氯化銨的混合溶液，且氨水的電離等于氯化銨的水解，因二者的物質(zhì)的量濃度相同，等體積混合溶液的pH小于7，則應(yīng)保證堿過量，則氨水的體積大，即
n（NH₃?H₂O）＞n（HCl），pH=7時c（ OH^-）=c（H⁺），
由電荷守恒則c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c OH^-）；，則c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故答案為：＞；=．

點評：本題較難，考查有關(guān)化學(xué)平衡的計算、溶液中離子濃度大小的關(guān)系、熱化學(xué)方程式及圖形的分析，綜合性強，能較好的訓(xùn)練學(xué)生的能力．