Question

9．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究部分單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義．
（1）氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，是氮肥工業(yè)的重要原料．氨的合成目前普遍使用的人工固氮方法：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．請回答：
①已知：H-H鍵能為436kJ/mol，N≡N鍵能為945kJ/mol，N一H鍵能為391kJ/mol．由鍵能計(jì)算消耗1molN₂時(shí)的△H=-93kJ/mol．若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡向左移動（填“向左”、“向右”或“不”）；
②如圖中：當(dāng)溫度由T₁變化到T₂時(shí)，K_A＞ K_B（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）氨氣溶于水得到氨水．NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃，25℃時(shí)，將amolNH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，原因是NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺（用離子方程式表示），向該溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，則滴加氨水的過程中水的電離平衡將逆向（填“正向”、“不”或“逆向”）移動，所滴加氨水的濃度為$\frac{a}{200b}$mol/L（用含a、b的代數(shù)式表示），（NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5mol/L）
（3）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃：SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H＜0，是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟．
①在某溫度時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.75，若在此溫度下，向100L的恒容密閉容器中，充入3molSO₂、4mo
lO₂和4mol SO₃，則反應(yīng)開始時(shí)正反應(yīng)速率＜逆反應(yīng)速率（填“＜”、“＞”或“=”）．
②在①中的反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能使SO₂（g）平衡濃度比原來減小的是bc．
a．保持溫度和容器體積不變，充入1.0mol SO₃（g）
b．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入2.0mol He
c．降低溫度
d．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積
③由硫酸可制得硫酸鹽．在一定溫度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，$\frac{c（C{O}_{3}^{2-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=40．[已知該溫度時(shí)，Ksp（BaSO₄）=1.3×10^-10，Ksp（BaCO₃）=5.2×10^-9]．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，反應(yīng)體系分壓減小，平衡向氣體體積增大的方向移動；
②由圖可知，溫度升高，氨氣濃度減小，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減�。�
（2）溶液中NH₄⁺離子水解，使溶液呈酸性；向NH₄NO₃溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，增大NH₃•H₂O濃度，水的電離程度減��；溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，由電荷守恒可知c（NH₄⁺）=c（NO₃^-），設(shè)混合后溶液體積為1L，則c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=amol/L，設(shè)所滴加氨水的濃度為cmol/L，由微粒守恒可知混合溶液中c（NH₃•H₂O）=bc mol/L，再根據(jù)Kb=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=2×10^-5計(jì)算；
（3）①計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷正、逆速率相對大�。�
②a．保持溫度和容器體積不變，充入1.0mol SO₃（g），平衡逆向移動；
b．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入2.0mol He，容器體積增大，反應(yīng)混合物各組分濃度均減��；
c．降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動；
d．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積，反應(yīng)混合物各組分濃度均增大；
③BaSO₄和BaCO₃兩種沉淀共存時(shí)，則$\frac{c（C{O}_{3}^{2-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（BaC{O}_{3}）}{Ksp（BaS{O}_{4}）}$．

解答 解：（1）①反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反應(yīng)熱△H=945kJ•mol^-1+3×436kJ•mol^-1-2×3×391kJ•mol^-1=-93kJ•mol^-1；
恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，反應(yīng)體系分壓減小，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，平衡向左移動，
故答案為：-93kJ/mol；向左；
②由圖可知，溫度升高，氨氣濃度減小，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，則平衡常數(shù)K_A＞K_B，
故答案為：＞；
③溶液中NH₄⁺離子水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，使溶液呈酸性；
向NH₄NO₃溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，增大NH₃•H₂O濃度，水的電離程度減小，水的電離平衡逆向移動；
溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，由電荷守恒可知c（NH₄⁺）=c（NO₃^-），設(shè)混合后溶液體積為1L，則c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=amol/L，設(shè)所滴加氨水的濃度為cmol/L，由微粒守恒可知混合溶液中c（NH₃•H₂O）=bc mol/L，則Kb=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{a×1{0}^{-7}}{bc}$=2×10^-5，解得c=$\frac{a}{200b}$，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；逆向；$\frac{a}{200b}$；
（2）①在某溫度時(shí)，SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H＜0，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.75，若在此溫度下，向100L的恒容密閉容器中，充入3mol SO₂、4mol O₂和4mol SO₃，濃度商Qc=$\frac{\frac{4}{100}}{\frac{3}{100}×\sqrt{\frac{4}{100}}}$=6.67＞Kc=0.75，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率，
故答案為：＜；
②a．保持溫度和容器體積不變，充入1.0mol SO₃（g），平衡逆向移動，SO₂的濃度增大，故a錯誤；
b．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入2.0mol He，容器體積增大，反應(yīng)混合物各組分濃度均減小，故b正確；
c．降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，SO₂的濃度減小，故c正確；
d．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積，反應(yīng)混合物各組分濃度均增大，故d錯誤，
故選：bc；
③BaSO₄和BaCO₃兩種沉淀共存時(shí)，則$\frac{c（C{O}_{3}^{2-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（BaC{O}_{3}）}{Ksp（BaS{O}_{4}）}$=$\frac{5.2×1{0}^{-9}}{1.3×1{0}^{-10}}$=40，
故答案為：40．

點(diǎn)評 本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、電離平衡常數(shù)、溶度積有關(guān)計(jì)算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，（2）中③氨水濃度計(jì)算為易錯點(diǎn)，題目難度較大．