Question

以下是處于研究階段的“人工固氮”的新方法．N₂在催化劑表面與水發(fā)生反應：
2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）-1530.4kJ
完成下列填空：
（1）該熱化學反應方程式的意義是

 

．
（2）上述反應達到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達到平衡時

 

．
a．平衡常數(shù)K增大                    
b．H₂O的濃度減小
c．容器內(nèi)的壓強增大                  
d．v_逆（O₂）減小
（3）部分實驗數(shù)據(jù)見下表（條件：2L容器、催化劑、光、N₂1mol、水3mol、反應時間3h）：

序號	第一組	第二組	第三組	第四組
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

第四組容器中3小時內(nèi)以NH₃表示的平均反應速率是

 

．第四組容器內(nèi)NH₃生成量最小的可能原因是

 

．
（4）若用該反應進行工業(yè)生產(chǎn)，請選擇適宜的條件

 

．
（5）氨氣大量用于制尿素，銨態(tài)氮肥以及硝酸，氨還可用做致冷劑．
①在（NH₄）₂SO₄溶液中存在水解反應，常溫下該水解反應的平衡常數(shù)表達式可表示為K=

 

；
②有等濃度的下列三種溶液：①NH₄Cl�、冢∟H₄）₂SO₄�、跱H₄HSO₄，c（NH₄⁺）由大到小的順序是

 

；若換成pH值相等，則三種溶液中，c（NH₄⁺）由大到小的順序是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,熱化學方程式,合成氨條件的選擇,鹽類水解的原理

專題：

分析：（1）根據(jù)熱化學反應方程式的意義回答；
（2）a．正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)K增大；
b．升高溫度，H₂O的濃度不變；
c．升高溫度，平衡正向移動，容器內(nèi)的壓強增大；
d．升高溫度正逆反應速率都增加；
（3）3小時內(nèi)以NH₃濃度的變化量來表示；第四組溫度最高但達平衡時，氨氣的物質的量最小，可能是溫度對催化劑的活性的影響；
（4）進行工業(yè)生產(chǎn)，要反應速率快，轉化率高；
（5）①依據(jù)平衡常數(shù)概念書寫表達式，利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以生成物平衡濃度冪次方乘積；
②依據(jù)銨根離子水解的影響因素分析判斷，①NH₄Cl ②（NH₄）₂SO₄  ③NH₄HSO₄ 先不考慮水解，則②NH₄）₂SO₄含有兩個NH₄⁺，所以它們NH₄⁺的濃度大于其它兩種物質，溶液中c（NH₄⁺）根據(jù)鹽類水解的影響分析判斷．從兩個角度考慮，一是相同pH的（NH₄）₂SO₄與NH₄Cl溶液的水解程度是否相等，二是NH₄HSO₄電離時產(chǎn)生H⁺使溶液呈酸性，NH₄⁺的水解被抑制．

解答： 解：（1）該熱化學反應方程式的意義是2mol氮氣在催化劑表面與6mol水完全反應生成4mol氨氣和3mol氧氣需吸收1530.4 kJ的熱量；
故答案為：2mol氮氣在催化劑表面與6mol水完全反應生成4mol氨氣和3mol氧氣需吸收1530.4 kJ的熱量；
（2）a．正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)K增大，故選；
b．升高溫度，H₂O的濃度不變，故不選；
c．升高溫度，平衡正向移動，容器內(nèi)的壓強增大，故選；
d．升高溫度正逆反應速率都增加，故不選；
故答案為：ac；
（3）3小時內(nèi)以NH₃濃度的變化量，v（NH₃）=

2×10 -6mol-0 2L

3h

=3.33×10^-7mol/（L?h），第四組溫度最高但達平衡時，氨氣的物質的量最小，可能是催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢，故答案為：3.33×10^-7mol/（L?h）；催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢；
（4）進行工業(yè)生產(chǎn)，要反應速率快，轉化率高，從速率方面考慮應選擇高效催化劑、提高溫度，從轉化率方面考慮應及時將產(chǎn)物移出反應容器，故答案為：選擇高效催化劑、提高溫度、及時將產(chǎn)物移出反應容器；
（5）①在（NH₄）₂SO₄溶液中存在水解反應，2NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，常溫下該水解反應的平衡常數(shù)表達式可表示為K=

c(NH 3?H 2O)c(H +)

c(NH 4 +)

，
故答案為：

c(NH 3?H 2O)c(H +)

c(NH 4 +)

；
②物質的量濃度相同的下列溶液：①NH₄Cl、②（NH₄）₂SO₄、③NH₄HSO₄；先不考慮水解，則②（NH₄）₂SO₄ 含有兩個NH₄⁺，所以它們NH₄⁺的濃度大于其它兩種物質，①NH₄Cl，NH₄⁺水解與③NH₄HSO₄ 比較，③水解得到抑制，即NH₄⁺的量較增多，即溶液中c（NH₄⁺）③＞①； 按c（NH₄⁺）由大到小的順序排列為 ②＞③＞①； 相同pH的（NH₄）₂SO₄與NH₄Cl溶液中，都是強酸弱堿鹽，根據(jù)溶液呈電中性可判斷二者NH₄⁺濃度相等，由于NH₄HSO₄電離時產(chǎn)生H⁺使溶液呈酸性，NH₄⁺的水解被抑制，因此NH₄HSO₄中NH₄⁺的濃度小于（NH₄）₂SO₄，故答案為：②＞③＞①； ①=②＞③．

點評：本題考查熱化學方程式意義，化學平衡狀態(tài)的分析判斷，化學反應速率計算，鹽類水解的原理和應用，注意鹽類水解的實質和把握弱電解質的電離，從影響平衡移動的角度分析離子濃度的大小比較是解答的關鍵，題目難度中等．