Question

12．氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛．
（1）已知：H-H鍵能為436kJ•mol^-1，N≡N鍵能為945kJ•mol^-1，N-H鍵能為391kJ•mol^-1．寫(xiě)出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1，有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以氮?dú)�、氫氣為電極反應(yīng)物，以HCl--NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池．請(qǐng)寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．
（2）對(duì)于工業(yè)合成氨反應(yīng)而言，如圖有關(guān)圖象一定正確的是：A和B．

設(shè)在容積為2.0L的密閉容器充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反應(yīng)到b點(diǎn)時(shí)所消耗的時(shí)間為2min，氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是$\frac{4}{7}$．則0～2min內(nèi)氮?dú)獾姆磻?yīng)速率為0.1mol•（L•min）^-1．在b點(diǎn)條件下反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)為0.005．在a、b兩點(diǎn)H₂的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系為a=b（填＞、＜或=）．
（3）已知25℃時(shí)，K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，CH₃COOH和NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)分別為K_a（CH₃COOH）=1.7×10^-5 mol•L^-1，K_b（NH₃•H₂O）=1.7×10^-5 mol•L^-1．現(xiàn)有25℃下1mol•L^-1的醋酸溶液和1mol•L^-1的氨水，且知醋酸溶液的pH=a，同條件下，該濃度的氨水的pH=14-a（用含a的代數(shù)式表達(dá)）．在25℃下，向各含有0.1mol的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，當(dāng)?shù)沃粱旌弦旱捏w積為1L時(shí)，混合液的pH為9，此時(shí)溶液中情況是A．
A  只有Cu（OH）₂沉淀    B只有Mg（OH）₂沉淀    C 兩者沉淀都有   D 沒(méi)有沉淀．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；正極發(fā)生還原反應(yīng)，N₂放電生成2NH₄⁺，以此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；
（2）B、根據(jù)合成氨為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)判斷；
C、根據(jù)合成氨為氣體體積減小的反應(yīng)，升高壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動(dòng)判斷；
D、根據(jù)合成氨為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，采用定一議二法判斷；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算0～2min內(nèi)氮?dú)獾姆磻?yīng)速率，k=$\frac{c（N{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}$計(jì)算2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)；根據(jù)a、b兩點(diǎn)氨氣的百分含量相同說(shuō)明a、b兩點(diǎn)狀態(tài)一樣判斷；
（3）根據(jù)CH₃COOH和NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)分別為K_a（CH₃COOH）=1.7×10^-5 mol•L^-1，K_b（NH₃•H₂O）=1.7×10^-5 mol•L^-1，說(shuō)明電離程度一樣，則25℃下1mol•L^-1的醋酸溶液和1mol•L^-1的氨水，且知醋酸溶液的pH=a，則電離出的氫離子濃度為10^-amol/L，同條件下，氨水電離出的氫氧根離子濃度也為10^-amol/L，據(jù)此計(jì)算；根據(jù)Qc＞Ksp時(shí)開(kāi)始沉淀計(jì)算判斷．

解答 解：（1）反應(yīng)發(fā)生：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），則△H=945KJ•mol^-1+3×436KJ•mol^-1-6×391KJ•mol^-1=-93 KJ•mol^-1，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1；總的反應(yīng)氮?dú)馀c氫在氯化氫氛圍生成氯化銨，所以總的電池反應(yīng)式為：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl，正極發(fā)生還原反應(yīng)，N₂放電生成2NH₄⁺，正極電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1；N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；
（2）B、因?yàn)楹铣砂睘榉艧岱磻?yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以K_正減小，K_逆增大，故B正確；
C、因?yàn)楹铣砂睘闅怏w體積減小的反應(yīng)，升高壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動(dòng)，所以正反應(yīng)速率增大的比逆反應(yīng)多，故C錯(cuò)誤；
D、因?yàn)楹铣砂睘闅怏w體積減小的放熱反應(yīng)，所以同溫下，壓強(qiáng)越大越向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率越大；同壓下，溫度越大越向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率越小，故D錯(cuò)誤；
       N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）設(shè)2min氮?dú)庀�耗xmol，則
開(kāi)始 0.6        1.6              0
2min   x          3x              2x
平衡0.6-x    1.6-3x           2x
所以 $\frac{2x}{0.6-x+1.6-3x+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.4
則0～2min內(nèi)氮?dú)獾姆磻?yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.4}{2}}{2}$=0.1mol•（L•min）^-1；
2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（N{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}$=$\frac{\frac{0.2}{2}×（\frac{0.4}{2}）{\;}^{3}}{（\frac{0.8}{2}）{\;}^{2}}$=0.005；
因?yàn)閍、b兩點(diǎn)氨氣的百分含量相同，所以a、b兩點(diǎn)狀態(tài)一樣，則a、b兩點(diǎn)H₂的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系為a=b；
故答案為：B；0.1mol•（L•min）^-1；0.005；=；
（3）因?yàn)镃H₃COOH和NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)分別為K_a（CH₃COOH）=1.7×10^-5 mol•L^-1，K_b（NH₃•H₂O）=1.7×10^-5 mol•L^-1，說(shuō)明電離程度一樣，則25℃下1mol•L^-1的醋酸溶液和1mol•L^-1的氨水，且知醋酸溶液的pH=a，則電離出的氫離子濃度為10^-amol/L，同條件下，氨水電離出的氫氧根離子濃度也為10^-amol/L，所以氫離子濃度為10^a-14mol/L，則pH=14-a；
向各含有0.1mol的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，當(dāng)?shù)沃粱旌弦旱捏w積為1L時(shí)，混合液的pH為9，所以Qc（Mg（OH）₂）=0.1×（10^-5）²=10^-11＜K_sp[Mg（OH）₂]，則無(wú)Mg（OH）₂沉淀；Qc（Cu（OH）₂）=0.1×（10^-5）²=10^-11＞K_sp[Cu（OH）₂]，則有Cu（OH）₂沉淀；
故答案為：14-a；A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，電極方程式的書(shū)寫(xiě)，以及電離平衡、溶度積、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算應(yīng)用，難度中等，注意對(duì)知識(shí)的理解與掌握，是對(duì)學(xué)生能力的考查．