Question

4．（1）氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位．
工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
①若起始時(shí)向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q＜184.8kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
②已知：
1mol N-H鍵斷裂吸收的能量為391kJ．
③某溫度下，把10mol N₂與28mol H₂置于容積為10L的密閉容器內(nèi)，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率為60%，則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H₂）=0.18mol•L^-1•min^-1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=3.6．欲增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，可采取的措施有增大壓強(qiáng)、增加氫氣的濃度、移走氨氣、降溫等（寫一種措施即可）．
（2）某課外小組用如圖所示裝置對(duì)電解原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．用右圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)產(chǎn)生氧氣，同時(shí)Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清．查閱資料發(fā)現(xiàn)，高鐵酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．
①電解過程中，X極區(qū)溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②電解過程中，Y極發(fā)生的兩個(gè)電極反應(yīng)為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O和Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
③若在X極收集到672mL氣體，在Y極收集到168mL氣體（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積），則Y電極（鐵電極）質(zhì)量減少0.28g．
④在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應(yīng)為：2K₂FeO₄+3Zn═Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂，該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O=Fe₂O₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底；
②依據(jù)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量計(jì)算得到；
③化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$來計(jì)算，根據(jù)三行式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，K=產(chǎn)物平衡濃度系數(shù)次冪之積和反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積的比值，增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，化學(xué)平衡要正向移動(dòng)；
（2）①電解過程中，X電極上H⁺放電生成氫氣，同時(shí)電極附近有OH^-生成；
②Y電極上還發(fā)生的反應(yīng)為Fe失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子和水；
③根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算鐵溶解的質(zhì)量；
④正極上高鐵酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氧化鐵和氫氧根離子．

解答 解：①反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，該溫度下合成塔中放入2mol N₂和6mol H₂，生成的氨氣小于2mol，故達(dá)平衡后放出的熱量小于184.4 kJ；
故答案為：＜；
②3H₂+N₂?2NH₃，反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量=3×436+945.8-6×N-H鍵鍵能=-92.2，N-H鍵鍵能=391KJ；
故答案為：391；
③N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始濃度：1        2.8      0
變化濃度：0.6       1.8      1.2
平衡濃度：0.4      1.0        1.2
則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H₂）=$\frac{1.8mol/L}{10min}$=0.18mol/（L•min），K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$=$\frac{1．{2}^{2}}{0.4×1．{0}^{3}}$=3.6，欲增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，可以增大壓強(qiáng)、增加氫氣的濃度、移走氨氣、降溫等，
故答案為：0.18；3.6；增大壓強(qiáng)、增加氫氣的濃度、移走氨氣、降溫；
（2）①電解過程中，X電極上電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，所以c（OH^-）增大，溶液的pH增大，故答案為：增大；
②Y電極上還發(fā)生的反應(yīng)為Fe失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子和水，電極反應(yīng)式為Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③X電極收集的氣體是氫氣，n（H₂）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，Y電極析出氧氣的物質(zhì)的量=$\frac{0.168L}{22.4L/mol}$=0.0075mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得鐵溶解的質(zhì)量=$\frac{0.03mol×2-0.0075mol×4}{6}$×56g/mol=0.28g，
故答案為：0.28；
④正極上高鐵酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氧化鐵和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O=Fe₂O₃+10OH^-，故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O=Fe₂O₃+10OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)能與熱能關(guān)系分析判斷、蓋斯定律、溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響、熱化學(xué)方程式書寫，題目難度中等．