Question

1．已知：氮?dú)夂蜌錃夂铣砂狈磻?yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）取1mol N₂（g）和3molH₂（g）充入一密閉容器中，一定條件下進(jìn)行反應(yīng)并達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量小于92kJ（填“大于”、“等于”或“小于”），原因是由于是可逆反應(yīng)，1mol N₂ 和3mol H₂ 放在密閉容器中不可能完全轉(zhuǎn)化為2mol的氨氣，所以放出熱量一定小于92.0 kJ；若升高溫度，上述反應(yīng)中△H不變 （填“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）已知：分別破壞1molN-H鍵、1mol H-H鍵需要吸收的能量為：391kJ、436kJ，則破壞1mol N≡N鍵需要吸收的能量為946 kJ/mol．
（3）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1molNH₃（g） 并發(fā)生上述反應(yīng)．半分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得v（NH₃）=0.40mol/（L•min），則上述合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)為$\frac{100}{3}$．
（4）向三個(gè)體積均為1L的恒容密閉容器中分別充入1molN₂和3molH₂，當(dāng)分別只改變其中一個(gè)外界條件時(shí)使反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化如圖所示．

上述圖象中，只改變溫度的為Ⅰ（填“I”“II”“III”，下同），只改變壓強(qiáng)的為Ⅲ，只改變催化劑的為Ⅱ．
（5）若把標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96L氨氣通入到100g9.8%的硫酸溶液中并完全吸收，所得溶液中離子濃度從大到小的順序是c（NH⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）常溫下，向濃度均為0.1mol/L的MgCl₂、FeCl₃和AlCl₃混合溶液中通入NH₃至過(guò)量，最先生成沉淀的化學(xué)式為Fe（OH）₃，當(dāng)pH=6時(shí)，開(kāi)始生成Mg（OH）₂沉淀．
（已知：Ksp[Mg（OH）₂]=1.0×10^-13； Ksp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-40；Ksp[Al（OH）₃]=1.0×10^-33）

Answer 1

分析 （1）N₂ 和H₂反應(yīng)生成2mol NH₃時(shí)放出的熱量為92.0kJ，是指1mol氮?dú)夂?mol的氫氣完全反應(yīng)生成2mol的氨氣放出的熱量為92.0kJ，1mol N₂ 和3mol H₂ 放在密閉容器中不可能完全轉(zhuǎn)化為氨氣，反應(yīng)熱△H與物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，由此分析解答；
（2）熱化學(xué)方程式中，反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計(jì)算出斷開(kāi)1mol N≡N鍵吸收的能量；
（3）化學(xué)平衡常數(shù)=生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（4）根據(jù)勒夏特列原理和圖象進(jìn)行分析；
（5）氨氣和酸反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的鹽，根據(jù)水解解原理、電離原理來(lái)比較離子濃度的大小；
（6）物質(zhì)的溶度積越小，越易形成沉淀；

解答 解：（1）N₂ 和H₂反應(yīng)生成2mol NH₃時(shí)放出的熱量為92.0kJ，是指1mol氮?dú)夂?mol的氫氣完全反應(yīng)生成2mol的氨氣放出的熱量為92.0kJ，1mol N₂ 和3mol H₂ 放在密閉容器中不可能完全轉(zhuǎn)化為氨氣，所以放出熱量一定小于92.0 kJ，反應(yīng)熱△H與物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)不變，熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱不變，
故答案為：小于；由于是可逆反應(yīng)，1mol N₂ 和3mol H₂ 放在密閉容器中不可能完全轉(zhuǎn)化為2mol的氨氣，所以放出熱量一定小于92.0 kJ；不變；
（2）設(shè)N≡N的鍵能為x，
對(duì)于反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol，
反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，故x+3×436kJ/mol-2×3×391kJ/mol=-92.0kJ/mol
解得：x=946 kJ/mol，
故答案為：946 kJ/mol；
（3）平衡時(shí)，2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）
開(kāi)始（mol/L）   0.5              0             0
轉(zhuǎn)化（mol/L）  0.5×0.40       0.1        0.3
平衡（mol/L）    0.3             0.1         0.3
K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.1×0．{3}^{3}}{0．{3}^{2}}$；
則上述合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0．{3}^{2}}{0.1×0．{3}^{3}}$=$\frac{100}{3}$
故答案為：$\frac{100}{3}$
（4）圖象Ⅰ是改變溫度，升溫反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡時(shí)間短，反應(yīng)放熱，平衡逆向移動(dòng)，故T₂＞T₁；
圖象Ⅱ是加催化劑，催化劑只改變反應(yīng)速率，平衡狀態(tài)不改變；
圖象Ⅲ改變壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，故P₁＞P₂．
故答案為：Ⅰ；Ⅲ；Ⅱ；
（5）標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96L氨氣即0.4mol氨氣通入到100g9.8%的硫酸溶液即0.1mol的硫酸溶液中：生成0.1mol（NH₄）₂SO₄，過(guò)量0.2molNH₃•H₂O，所以c（NH⁺）最大，c（H⁺）最小，所得溶液中離子濃度從大到小的順序是c（NH⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NH⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）根據(jù)Al（OH）₃、Mg（OH）₂、Fe（OH）₃的溶度積常數(shù)，在25℃下，向濃度均為0.1mol•L^-1的AlCl₃、MgCl₂和FeCl₃混合溶液中通入NH₃至過(guò)量，三種離子開(kāi)始沉淀時(shí)的OH^-濃度分別是：$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-40}}{0.1}}$=1.0×10^-13＜$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-33}}{0.1}}$=2.15×10^-11＜$\sqrt{\frac{1.0×1{0}^{-13}}{0.1}}$=1.0×10^-6，加入相同的濃度的氨水，F(xiàn)e（OH）₃最先析出；pH=-lg（1.0×10^-6）=6，故當(dāng)pH=6時(shí)，開(kāi)始生成Mg（OH）₂沉淀，
故答案為：Fe（OH）₃；6．

點(diǎn)評(píng) 題目綜合性較大，涉及化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)、從鍵能的角度計(jì)算反應(yīng)熱、溶度積計(jì)算等，難度中等．