Question

1．氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，是生產(chǎn)銨鹽、尿素等原料，工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=一92.4KJ•mol^-1
（1）已知H₂（g）的燃燒熱為285KJ/mol，寫(xiě)出NH₃（g）在純氧中燃燒生成無(wú)毒、無(wú)害物質(zhì)的熱化學(xué)方程式．
（2）25℃時(shí)，將a mol （NH₄）₂SO₄溶于水，向該溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性，則滴加氨水的過(guò)程中水的電離平衡將逆向（填“正向”、“不”或“逆向”）移動(dòng)，所滴加稀氨水的物質(zhì)的量濃度為$\frac{a}{100V}$mol•L^-1．（25℃時(shí)，NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)K_b≈2×10^-5）
（3）工業(yè)上常通過(guò)如下反應(yīng)合成尿素[CO（NH₂）₂]：
CO₂（g）+2NH₃（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，t℃時(shí)，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO₂和0.40molNH₃．反應(yīng)中CO₂（ g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如表所示：

時(shí)間/min	0	30	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min時(shí)，υ正（CO₂ ）＞80min時(shí)．υ逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）．在t℃時(shí)，該反應(yīng)額平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，重新建立平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將增大（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③上述可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為76.53（保留二位小數(shù)）．
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中繪制出在t℃下NH₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象；保持其它條件不變；則（t+10）℃下正確的圖象可能是B（填圖甲中的“A”或“B”）．
⑤圖乙所示裝置（陰、陽(yáng)極均為惰性電極）可用于電解尿素〔CO（NH₂）₂〕的堿性溶液制取氫氣．該裝置中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，若兩極共收集到氣體22.4L（標(biāo)況），則消耗的尿素為15g（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

分析 （1）將已知熱化學(xué)方程式和氫氣的燃燒熱的熱化學(xué)方程式，綜合利用蓋斯定律求解；
（2）滴加氨水的過(guò)程中，氨水電離產(chǎn)生的OH^-對(duì)水的電離平衡起抑制作用；可知根據(jù)電荷守恒，求溶液中銨根離子的物質(zhì)的量；
（3）①化學(xué)平衡建立是從反應(yīng)物投料建立平衡狀態(tài)的，所以從開(kāi)始到平衡反應(yīng)物的濃度在不斷減少，濃度越小速率越��；平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mol CO₂和0.20mol NH₃相當(dāng)給原平體系加壓；
③計(jì)算平衡濃度，平衡時(shí)，c（CO₂）=0.04÷2=0.02mol/L，c（NH₃）=（0.4-0.06×2）÷2=0.14mol/L，c（H₂O）=0.06÷2=0.03mol/L，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
④升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減��；
⑤第一個(gè)問(wèn)題是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，首先從價(jià)態(tài)變化上，判斷陽(yáng)極上產(chǎn)生氮?dú)�，然后根�?jù)化合價(jià)的變化和電子得失守恒，電荷守恒，書(shū)寫(xiě)出電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）NH₃（g）在純氧中燃燒生成無(wú)毒、無(wú)害物質(zhì)量氮?dú)�，的熱化學(xué)方程式，實(shí)際上是考查蓋斯定律的應(yīng)用，根據(jù)H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，_即H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1…①，再結(jié)合已知的：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ•mol^-1…②
（①×3-②）×2即可得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ•mol ^-1，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ•mol ^-1；
（2）①向（NH₄）₂SO₄溶液中滴加稀氨水的過(guò)程中水的電離平衡受到抑制，H₂O?H⁺+OH^-，加入酸和堿平衡逆向移動(dòng)，因此加氨水對(duì)水的電離起逆向移動(dòng)；由amol（NH₄）₂SO₄溶于水，向該溶液中滴加VL稀氨水后溶液呈中性可知，c（OH^-）=10^-7mol/L，設(shè)平衡時(shí)NH₃•H₂O的物質(zhì)的量為x，溶液的體積為b，
則：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^- 
        $\frac{x}$              $\frac{2a}$       10^-7
由電離平衡常數(shù)可知：$\frac{\frac{2a}×1{0}^{-7}}{\frac{x}}$=2×10^-5解之得：x=$\frac{a}{100}$，則c（NH₃•H₂O）=$\frac{a}{100V}$，
故答案為：逆向；$\frac{a}{100V}$；
（3）①?gòu)谋碇械臄?shù)據(jù)可知：80min時(shí)已經(jīng)達(dá)到平衡，v_逆（H₂O）=v_正（H₂O）=v_正（CO₂），而20min時(shí)未達(dá)到平衡，v_正（CO₂）大于80min時(shí)v_正（CO₂），因此：20min時(shí)v_正（CO₂）大于80min時(shí)v_逆（H₂O），在t℃時(shí)，CO₂（g）+2NH₃（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，該反應(yīng)額平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，
故答案為：＞；$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
②第一次投料是0.10molCO₂和0.40molNH₃，第二次投料是0.15molCO₂和0.60molNH₃，第二次投料建立的平衡狀態(tài)相當(dāng)于再第一次投料建立平衡的基礎(chǔ)上再加壓，平衡正向移動(dòng)，因此CO₂的轉(zhuǎn)化率將增大，故答案為：增大；
③平衡時(shí)，c（CO₂）=0.04÷2=0.02mol/L，c（NH₃）=（0.4-0.06×2）÷2=0.14mol/L，c（H₂O）=0.06÷2=0.03mol/L，故K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.03}{0.02×0.1{4}^{2}}$=76.53，故答案為：76.53；
④利用三段式計(jì)算出30min時(shí)NH₃的轉(zhuǎn)化率為20%，70min時(shí)NH₃的轉(zhuǎn)化率為30%，然后模仿已有曲線繪制出曲線，注意70min前的圖象不能畫(huà)成直線，無(wú)論是吸熱還是放熱反應(yīng)，溫度升高時(shí)，達(dá)到平衡的時(shí)間都會(huì)縮短；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡會(huì)逆向移動(dòng)，所以NH₃的轉(zhuǎn)化率會(huì)減小，故答案為：B；
⑤電極反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，總反應(yīng)：CO（NH₂）₂+2OH^-=CO₃^2-+N₂↑+3H₂↑
即 1molCO（NH₂）₂ ～4mol氣體，
               60g               89.6L
               15g                22.4L，
故答案為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；15．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法的原理、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的移動(dòng)、電離平衡常數(shù)、等效平衡和電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，題目難度中等．