Question

氮的固定是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程．據(jù)報道，常溫、常壓、光照條件下，N₂在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃，相應(yīng)的熱化學方程式為：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．目前工業(yè)合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol．回答下列問題：
（1）寫出氫氣燃燒熱的熱化學方程式

 

．
（2）在恒溫恒容密閉容器中進行的工業(yè)合成氨反應(yīng)，下列能表示達到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號）．
A．混合氣體的壓強不再發(fā)生變化
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化
C．三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比
D．單位時間內(nèi)斷開3a個H-H鍵的同時形成6a個N-H鍵
E．反應(yīng)容器中N₂、NH₃的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化
（3）在恒溫恒容的密閉容器中，工業(yè)合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如圖所示．請回答下列問題：
①前25min內(nèi)，用N₂的濃度變化表示的化學反應(yīng)平均速率是

 

．
②在25min末反應(yīng)剛好達到平衡，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（計算結(jié)果可用分數(shù)表示）．若升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將

 

（填“增大”、“減小”或“不 變”）．
（4）如果向0.014mol/L的MgCl₂溶液中通入一定量的氨氣（溶液體積變化忽略不計），請計算溶液中OH^-的濃度大于

 

mol/L時，溶液中開始出現(xiàn)白色沉淀．（Ksp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12）
（5）常溫下PH=11的氨水和PH=3的鹽酸兩溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度關(guān)系為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,熱化學方程式,化學平衡狀態(tài)的判斷,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：化學平衡專題

分析：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將

②×2-①

6

可得氫氣燃燒的熱化學方程式；
（2）達到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，以此衍生的一些物理量也不變，以此判斷是否達到平衡狀態(tài)；
（3）①根據(jù)圖象中的濃度變化及時間計算出用N₂的濃度變化表示的化學反應(yīng)平均速率；
②根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；升高溫度，平衡逆向移動，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減��；
（4）根據(jù)溶度積常數(shù)計算；
（5）一水合氨為弱電解質(zhì)，不能完全電離，常溫下PH=11的氨水和PH=3的鹽酸兩溶液等體積混合，氨水過量，反應(yīng)后溶液呈堿性．

解答： 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將

②×2-①

6

可得H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）A．混合氣體的壓強不再發(fā)生變化，在恒溫恒容密閉容器中，因為合成氨是氣體分子數(shù)目減小的反應(yīng)，混合氣體的壓強不再發(fā)生變化，說明達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不相等，混合氣體的相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化，可說明氣體的總物質(zhì)的量不變，說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比可能只是某一時刻的比值，不能證明是否達到平衡，故C錯誤；
D．無論是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內(nèi)斷開3a個H-H鍵的同時形成6a個N-H鍵，不能說明達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．反應(yīng)容器中N₂、NH₃的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化，說明各物質(zhì)濃度不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故E正確．
故答案為：ABE；
（3）①圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的

1

3

，C為氮氣的濃度變化曲線，
根據(jù)圖象可知，v（N₂）=

2.0-1.0

25

mol?L^-1?min^-1=0.04mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.04 mol?L^-1?min^-1；
②在25 min 末反應(yīng)剛好達到平衡，K=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

4

1×33

=

4

27

；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若升高溫度，平衡逆向移動，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減小，
故答案為：

4

27

（或0.148、0.15）；減小；
（4）Ksp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=5.6×10^-12，因c（Mg²⁺）=0.014mol/L，
則c（OH^-）=

5.6×10-12 0.014

mol/L=2×10^-5mol/L，
故答案為：2×10^-5mol/L；
（5）所以氨水中c（OH^-）等于鹽酸中c（H⁺），一水合氨是弱電解質(zhì)，氯化氫是強電解質(zhì)，所以氨水濃度大于鹽酸，二者等體積混合，氨水過量，溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），溶液存在電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），則c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），應(yīng)為c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題考查較綜合，涉及知識點較多，涉及通過圖象分析化學反應(yīng)速率、化學平衡及計算、難溶電解質(zhì)的溶解平衡以及離子濃度大小比較等問題，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，需要學生較強的觀察能力及思維能力，難度較大．