Question

【題目】氨為重要化工原料，有廣泛用途。

（1）合成氨中的氫氣可由下列反應(yīng)制�。�

a.CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H= +216.4 kJ /mol

b.CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H =-41.2 kJ/mol

則反應(yīng)CH4(g) +2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) △H=_________。

（2）起始時投入氮氣和氫氣分別為1mol、3mol，在不同溫度和壓強下合成氨。平衡時混合物中氨的體積分數(shù)與溫度關(guān)系如下圖。

①恒壓時，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)的標志是______(填序號)；

A.N2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 B.反應(yīng)體系密度保持不變

C.c(H2)/c(NH3) 比值保持不變 D.c(NH3)/c(N2) 等于2

②P1_____P2 (填“ > ”、“< ”、“=”，下同)；反應(yīng)平衡常數(shù)：B點____D點；

③在A、B兩點條件下,該反應(yīng)從開始到平衡時生成氨氣平均速率：υ(A)______ υ(B)。

（3）N2H4可作火箭推進劑，NH3和NaClO在一定條件下反應(yīng)可生成N2H4。

①寫出NH3和NaClO 反應(yīng)生成N2H4的化學方程式__________；

②已知25℃時N2H4水溶液呈弱堿性：

N2H4+H2ON2H5++OH- K1= 1×10-a；

N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b。

25℃時，向N2H4水溶液中加入H2SO4，欲使c(N2H5+)>c(N2H4)，同時c(N2H5+)>c(N2H62+)，應(yīng)控制溶液pH范圍_________(用含a、b式子表示)。

Answer 1

【答案】+175.2kJ/mol BC < > < 2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O (14-b，14-a)

【解析】

（1）由蓋斯定律計算；

（2）①根據(jù)平衡狀態(tài)的特點逐項分析；

②合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)；合成氨是放熱反應(yīng)；

③B點溫度高、壓強大反應(yīng)速率快。

(3)①NaClO將氨氧化成肼，由此寫出NH3和NaClO 反應(yīng)生成N2H4的化學方程式。

②根據(jù)平衡常數(shù)計算。

（1）由蓋斯定律計算，a.CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H= +216.4 kJ /mol，b.CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H =-41.2 kJ/mol，a+b得：則反應(yīng)CH4(g) +2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) △H=+216.4 kJ /mol-41.2 kJ/mol=+175.2kJ/mol；

（2）①A、當投料比與計量數(shù)相同時，N2和H2的轉(zhuǎn)化率恒相等，不能判斷化學反應(yīng)是否達到化學平衡，故A錯誤；

B、混合氣體的密度為ρ=m/V，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，容器容積改變，建立平衡過程中混合氣體密度發(fā)生變化，反應(yīng)體系密度保持不變能說明化學反應(yīng)達到化學平衡，故B正確；

C.兩者濃度變化相反，c(H2)/c(NH3) 比值保持不變，能說明化學反應(yīng)達到化學平衡，故C正確；

D.c(NH3)/c(N2) 等于2，不能判斷化學反應(yīng)是否達到化學平衡，故D錯誤；

故選BC。

②合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，由圖知相同溫度下P2時氨的體積分數(shù)大，壓強高，P1<P2；

合成氨是放熱反應(yīng)，D點溫度高，平衡常數(shù)小，反應(yīng)平衡常數(shù)：B點>D點；

③在A、B兩點條件下，B點溫度高、壓強大反應(yīng)速率快，該反應(yīng)從開始到平衡時生成氨氣平均速率：υ(A)< υ(B)。

(3)①NaClO將氨氧化成肼，由此寫出NH3和NaClO 反應(yīng)生成N2H4的化學方程式：2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O。

②25℃時，向N2H4水溶液中加入H2SO4，欲使c(N2H5+)>c(N2H4)，同時c(N2H5+)>c(N2H62+)。

N2H4+H2ON2H5++OH- K1= 1×10-a，K1=c(OH- )c(N2H5+)/c(N2H4)，c(N2H5+)>c(N2H4)，c(N2H5+)/c(N2H4)=K1/c(OH- )>1，K1>c(OH- )，c(OH- )<1×10-a，pH<14-a；

N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b，K2=c(OH- )c(N2H62+)/c(N2H5+)，c(N2H5+)>c(N2H62+)，c(N2H62+)/c(N2H5+)=K2/c(OH- )<1，K2<c(OH- )，c(OH- )>1×10-b，pH>14-b；

應(yīng)控制溶液pH范圍為(14-b，14-a)。