Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）圖1是1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
   
（2）工業(yè)合成氨氣需要的反應(yīng)條件非常高且產(chǎn)量低，而一些科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實(shí)現(xiàn)氨的電化學(xué)合成，從而大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率．電化學(xué)合成氨過(guò)程的總反應(yīng)式為：N₂+3H₂2NH₃，
陽(yáng)極反應(yīng)式為：3H₂-6e^-=6H⁺，則陰極反應(yīng)式為    ．
（3）工業(yè)中常用以下反應(yīng)合成氨：N₂+3H₂?2NH₃△H＜0．某實(shí)驗(yàn)室在三個(gè)不同條件的密閉容器中，分別加入濃度均為c （N₂）=0.1mol/L，c （H₂）=0.3mol/L進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，N₂的濃度隨時(shí)間的變化如下圖①、②、③曲線所示．
I．該反應(yīng)實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為    ．
II．據(jù)圖2所示，②、③兩裝置中各有一個(gè)條件與①不同．請(qǐng)指出，并說(shuō)明判斷的理由．③條件：    理由：    ．
（4）I．NH₄Cl溶液呈酸性，這是由于NH₄⁺水解的緣故．則NH₄Cl溶于重水（D₂O）生成一水合氨和水合氫離子的離子方程式是    ．
II．常溫下，0.1mol?L^-1氨水與0.1mol?L^-1鹽酸溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積的變化），則混合溶液中由水電離出的c（H⁺）     0.1mol?L^-1氨水溶液中由水電離出的c（OH^-）（填寫“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法和含義來(lái)回答；
（2）陰極電極反應(yīng)=總反應(yīng)-陽(yáng)極電極反應(yīng)；
（3）實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為α（H₂）=×100%，②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)；③到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）Ⅰ、根據(jù)水解的實(shí)質(zhì)來(lái)書寫離子反應(yīng)；
Ⅱ、能水解的鹽對(duì)水的電離起促進(jìn)作用，酸或堿對(duì)水的電離起抑制作用．
解答：解：（1）根據(jù)圖示1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過(guò)程中能量變化為放出234KJ的能量，即熱化學(xué)方程式為：NO₂（g）+CO（g）═CO₂（g）+NO（g）；△H=-234KJ/mol，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）═CO₂（g）+NO（g）；△H=-234KJ/mol；
（2）總反應(yīng)式為：N₂+3H₂2NH₃，陽(yáng)極反應(yīng)式為：3H₂-6e^-=6H⁺，則陰極反應(yīng)式=總反應(yīng)-陽(yáng)極反應(yīng)=N₂+6H⁺=6e^-+2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺=6e^-+2NH₃；
（3）Ⅰ、因?yàn)闈舛茸兓�量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以△c（H₂）=3△c（N₂）=3×（0.1-0.06 ）mol/L=0.12mol/L，
實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為α（H₂）=×100%=×100%=40%，故答案為：40%；
Ⅱ、根據(jù)圖示的信息可知：②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故②與①相比加了催化劑，③到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故③與①相比溫度升高，
故答案為：②與①相比加了催化劑；③與①相比溫度升高；因?yàn)榧尤氪呋瘎┠芸s短達(dá)到平衡的時(shí)間，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，所以①②兩裝置達(dá)到平衡時(shí)N₂的濃度相同；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，③中到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度高于①；
（4）I、首先D₂O=D⁺+OD^-，再NH₄⁺+OD^-=NH₃?HDO，NH₄Cl溶于重水（D₂O）生成一水合氨和水合氫離子的離子方程式是：NH₄⁺+D₂O=NH₃?HDO+D₃O⁺，故答案為：NH₄⁺+D₂O=NH₃?HDO+D₃O⁺；
Ⅱ、0.1mol?L^-1氨水與0.1mol?L^-1鹽酸溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積的變化），得到濃度為0.05mol/L的氯化銨溶液混合溶，氯化銨對(duì)水的電離起到促進(jìn)作用，0.1mol?L^-1氨水溶液中水的電離受抑制，所以混合溶液中由水電離出的c（H⁺）大于0.1mol?L^-1氨水溶液中由水電離出的c（OH^-），故答案為：＞．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)平衡和鹽的水解知識(shí)相結(jié)合的綜合題目，考查角度廣，難度很大．