Question

1．氮的氫化物NH₃、N₂H₄等在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用．
（1）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視．它在安全性、價格等方較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢．氨的燃燒實驗涉及下列兩個相關(guān)的反應(yīng)：
①4NH₃（g）+5O₂ （g）=4NO （g）+6H₂O （L）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂ （g）+6H₂O （L）△H₂
則反應(yīng) 4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂ （g）+6H₂O （L）△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$（請用含有△H₁、△H₂的式子表示）
（2）合成氨實驗中，在體積為3L的恒容密閉容器中，投入4mol N₂和9mol N₂ 在一定條件下合成氮，平衡時僅改變溫度測得的數(shù)據(jù)如下表所示：

溫度（K）	平衡時NH3的物質(zhì)的量（mol）
T1	2.4
T2	2.0

已知：破壞1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化學鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH₃（g）中的化學鍵消耗的能量．
①則 T₁、＜T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
②T₂K下，經(jīng)過10min達到化學平衡狀態(tài)，則o～10min內(nèi)H₂的平均速率v（H₂）=0.1mol•L^-1•min^-1．
③下列圖象分別代表焓變（△H），混合氣體平均相對分子質(zhì)量（$\overline{M}$）、N₂體積分數(shù)φ（N₂）和氣體密度（ρ）與反應(yīng)時間的關(guān)系，其中正確且能表明該可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)是BC．

（3）電化學降解治理水中硝酸鹽污染，在酸性條件下，電化學降解NO₃^-的原理如圖1，陰極反應(yīng)式為2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

（4）通過控制溶液的pH對工業(yè)廢水中的金屬離子進行分離．圖2是某些金屬氫氧化物在不同濃度和pH的沉淀--溶解圖象，圖中直線上的點表示平衡狀態(tài)．當溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1時，認為該離子沉淀完全．
由圖可知Cu（OH）₂的濃度積的值為1×10^-21.8．

Answer 1

分析 （1）由①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
結(jié)合蓋斯定律可知，（①×3+②×2）×$\frac{1}{5}$得到4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；
（2）破壞1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化學鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH₃（g）中的化學鍵消耗的能量，則合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①由表格數(shù)據(jù)可知，T₁對應(yīng)的氨氣平衡時物質(zhì)的量大，則T₁的溫度低；
②T₂K下，經(jīng)過10min達到化學平衡狀態(tài)，則
    N₂+3 H₂?2NH₃，
開始 4    9   0
轉(zhuǎn)化  1    3   2
平衡  3   6    2
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計算；
③焓變（△H）始終不變，混合氣體平均相對分子質(zhì)量（$\overline{M}$）為變量、N₂體積分數(shù)φ（N₂）為變量，氣體密度（ρ）始終不變；
（3）由圖可知，硝酸根離子發(fā)生還有反應(yīng)生成氮氣，為陰極反應(yīng)；
（4）當PH=5.6時，c（Cu²⁺）=1×10^-5mol•L^-1，再根據(jù)Ksp表達式求算．

解答 解：（1）由①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
結(jié)合蓋斯定律可知，（①×3+②×2）×$\frac{1}{5}$得到4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l），則△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$，
故答案為：$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$；
（2）破壞1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化學鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH₃（g）中的化學鍵消耗的能量，則合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①由表格數(shù)據(jù)可知，T₁對應(yīng)的氨氣平衡時物質(zhì)的量大，則T₁的溫度低，則T₁＜T₂，故答案為：＜；
②T₂K下，經(jīng)過10min達到化學平衡狀態(tài)，則
    N₂+3 H₂?2NH₃，
開始 4   9    0
轉(zhuǎn)化 1   3    2
平衡 3   6    2
v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{3L}}{10min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.1mol•L^-1•min^-1；
③焓變（△H）始終不變，混合氣體平均相對分子質(zhì)量（$\overline{M}$）為變量、N₂體積分數(shù)φ（N₂）為變量，氣體密度（ρ）始終不變，隨反應(yīng)進行，氣體的物質(zhì)的量減小，則$\overline{M}$隨時間增大而增大，直到達到平衡狀態(tài)不變；N₂體積分數(shù)逐漸減小，到達到平衡狀態(tài)不變，由圖可知，正確且能表明該可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的為BC，
故答案為：BC；
（3）由圖可知，硝酸根離子發(fā)生還有反應(yīng)生成氮氣，則Ag-Pt電極為陰極，Pt電極為陽極，則A為電池的正極，陰極上硝酸根獲得電子，與通過質(zhì)子交換膜的氫離子作用生成氮氣與水，陰極電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（4）由圖象可知，當PH=5.6時，c（Cu²⁺）=1×10^-5mol•L^-1，Ksp=c（Cu²⁺）•c²（OH^-）=1×10^-5×（1×10^-8.4）² =1×10^-21.8，故答案為：1×10^-21.8．

點評 本題考查較綜合，為高考常見題型，涉及化學平衡圖象、平衡計算、蓋斯定律的應(yīng)用及計算、電化學原理及計算等，綜合性較強，側(cè)重化學反應(yīng)原理中高頻考點的考查，題目難度中等．