Question

13．為了減少CO對(duì)大氣的污染，某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究利用CO和H₂O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H₂．已知：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•moL^-1
2H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•moL^-1

（1）寫出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol
（2）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•moL^-1
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示．圖中t₃時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是加壓，其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是t₂-t₃．
②溫度為T℃時(shí)，將1mol N₂和2mol H₂放入容積為0.5L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%．則反應(yīng)在T℃時(shí)的平衡常數(shù)為4mol^-2•L²．
③目前工業(yè)合成氨的原理是：N₂+3H₂$?_{500℃、鐵觸媒}^{20-50MPa}$2NH₃如圖2表示隨條件改變，平衡體系中氨氣體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢．當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢正確的是（填序號(hào)，下同）c，當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢正確的是a．
（3）常溫下氨氣和HCl均極易溶于水，現(xiàn)將相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氨水和鹽酸混合，所得溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度按照由大到小的順序排列依次為c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）利用2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol結(jié)合蓋斯定律來寫出CO和 H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)影響平衡移動(dòng)的因素結(jié)合圖象來分析；
②利用N₂的轉(zhuǎn)化率結(jié)合三段法來計(jì)算平衡時(shí)的濃度，再利用化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式來計(jì)算；
③合成氨反應(yīng)是一個(gè)體積減小反應(yīng)，可以得出隨著壓強(qiáng)的增大，平衡向氨氣增大的方向移動(dòng)，結(jié)合圖象可以知道c符合要求．又因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，可以得出隨著溫度的升高，平衡向氨氣減少的方向移動(dòng)，結(jié)合圖象可以知道a符合要求；
（3）將相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氨水和鹽酸混合后，反應(yīng)生成氯化銨溶液，銨根離子水解．

解答 解：（1）由①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知$\frac{①-②}{2}$得CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），△H=$\frac{-566kJ/mol-（-483.6kJ/mol）}{2}$=-41.2kJ/mol，即熱化學(xué)反應(yīng)方程式為CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol；
（2）①由圖象可知，t₁時(shí)正逆反應(yīng)速率都增大，則可能為加壓或升溫，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高穩(wěn)定，逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，與圖象不符，該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，加壓正向移動(dòng)，則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，與圖象符合，則應(yīng)為加壓；顯然圖象中的t₃時(shí)為升高溫度，t₁時(shí)加壓正向移動(dòng)，氨氣的含量增大，t₃時(shí)為升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，氨氣的含量降低，即t₂-t₃一段時(shí)間平衡混合物中NH₃的含量最高；
故答案為：加壓；t₂-t₃；    
②2molH₂和1molN₂放入0.5L  密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則
             3H₂+N₂ 2NH₃
開始（mol/L） 4  2             0
轉(zhuǎn)化         3   1             2
平衡         1   1             2
則該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=$\frac{{2}^{2}}{1×{1}^{3}}$=4，
故答案為：4；
③合成氨工業(yè)的原理是：N₂+3H₂$?_{500℃、鐵觸煤}^{20-50MPa}$2NH₃△H＜0，因△H＜0，從化學(xué)平衡的角度看，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，越有利于合成氨，增加溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的百分含量減少；正反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)，所以壓強(qiáng)越大，越有利于合成氨，增大壓強(qiáng)時(shí)平衡向右進(jìn)行，氨氣的百分含量增大，結(jié)合圖象可以知道c符合要求．又因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，可以得出隨著溫度的升高，平衡向氨氣減少的方向移動(dòng)，結(jié)合圖象可以知道a符合要求；
故答案為：c；a；
（3）將相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氨水和鹽酸混合后，反應(yīng)生成氯化銨溶液，銨根離子水解，c（Cl^-）＞c（NH₄⁺），氯化銨為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解后溶液呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），水解極其微弱，所以c（NH₄⁺）＞c（H⁺），
故答案為：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查熱化方程式書寫、化學(xué)平衡的計(jì)算、鹽類水解等知識(shí)，綜合性強(qiáng)，有利于學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，難度中等．