Question

（1）已知：O₂（g）=O₂⁺（g）+e^-△H₁=+1175.7kJ?mol^-1
PtF₆（g）+e^-=PtF₆^-（g）△H₂=-771.1kJ?mol^-1
O₂⁺PtF₆^-（s）=O₂+（g）+PtF₆^-（g）△H₃=+482.2kJ?mol^-1
則反應(yīng)：O₂（g）+PtF₆（g）=O₂⁺+PtF₆^-（s）的△H=

 

 kJ?mol^-1．
（2）如圖1為合成氨反應(yīng)在使用相同的催化劑，不同溫度和壓強條件下進(jìn)行反應(yīng)，初始時N₂和H₂的體積比為1：3時的平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)：

①在一定的溫度下，向體積不變的密閉容器中充入氮氣和氫氣發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系的壓強保持不變        b．混合氣體的密度保持不變
c．N₂和H₂的體積比為1：3      d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
②分別用v_A（NH₃）和v_B（NH₃）表示從反應(yīng)開始到平衡狀態(tài)A、B時的反應(yīng)速率，則v_A（NH₃）

 

 v_B（NH₃）（填“＞”、“＜”或“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)k_A

 

 k_B（填“＞”、“＜”或“=”），在250℃、1.0×10⁴kPa下達(dá)到平衡，H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

%（計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位）；
（3）25℃時，將amol NH₄NO₃溶于水，溶液呈酸性，原因

 

（用離子方程式表示）．向該溶液中加入bL氨水后溶液呈中性，則所加氨水的濃度為

 

mol/L（用含a、b的代數(shù)式表示，NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)為K_b=2×10^-5）
（4）如圖2所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅．電鍍一段時間后，裝置Ⅰ中溶液的pH

 

（填“變大”、“變小”或“不變”），a極電極反應(yīng)方程式為；若電鍍結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化了25.6g（溶液中硫酸銅有剩余），則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）①達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各個組分的濃度不隨時間的改變而改變，據(jù)此確定是否達(dá)到平衡；
②增大壓強，化學(xué)反應(yīng)速率加快，根據(jù)體積分?jǐn)?shù)結(jié)合三行式計算即可．（3）NH₄NO₃溶于水，銨根離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，即NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，c（NH₄⁺）=c（3）銨根離子水解導(dǎo)致溶液顯示酸性，根據(jù)溶液中的電荷守恒結(jié)合溶液顯示中性的條件以及電離平衡常數(shù)表達(dá)式來計算；
（4）甲烷堿性燃料電池中，消耗氫氧化鉀，鐵棒上鍍銅，陰極上的電極反應(yīng)是：Cu²⁺+2e^-=Cu，根據(jù)電極反應(yīng)結(jié)合電子守恒來計算．

解答： 解：（1）已知：①O₂（g）=O₂⁺（g）+e^-△H₁=+1175.7kJ?mol^-1
②PtF₆（g）+e^-=PtF₆^-（g）△H₂=-771.1kJ?mol^-1
③O₂+PtF₆^-（s）=O₂⁺（g）+PtF₆^-（g）△H₃=+482.2kJ?mol^-1
反應(yīng)O₂（g）+PtF₆（g）=O₂⁺PtF₆^-（s）可以是①+②-③得到，該反應(yīng)的焓變△H=（+1175.7kJ?mol^-1）+（-771.1kJ?mol^-1）-482.2kJ?mol^-1=-77.3kJ?mol^-1
，故答案為：O₂（g）+PtF₆（g）=O₂+PtF₆^-（s）△H=-77.3kJ?mol^-1；
（2）①a．氮氣氫氣合成氨氣的反應(yīng)是反應(yīng)前后系數(shù)和減小的反應(yīng)，體系的壓強保持不變，證明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、混合氣體的質(zhì)量在前后是守恒的，體積不變，密度始終保持不變，所以密度不變化學(xué)反應(yīng)不一定平衡，故b錯誤；
c、N₂和H₂的體積比為1：3，化學(xué)反應(yīng)不一定平衡，故c錯誤；
 d．混合氣體質(zhì)量前后是守恒的，物質(zhì)的量變化，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量會變化，當(dāng)M不變，證明達(dá)到了平衡，故d正確．
故選：a d；
 ②增大壓強，化學(xué)反應(yīng)速率加快，根據(jù)圖示內(nèi)容知道，B的壓強較大，所以v_A（NH₃）＜v_B（NH₃），合成氨的反應(yīng)是放熱的，所以溫度升高，速率加快，反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，因為A點溫度低，所以k_A＞k_B，在250℃、1.0×10⁴kPa下達(dá)到平衡，氨氣的體積分?jǐn)?shù)是50%，則設(shè)N₂的轉(zhuǎn)化量為x，
               N₂+3H₂?2NH₃，
     初始量：1  3    0
     變化量：x   3x   2x
     平衡量：1-x   3-3x    2x

2x

1-x+3-3x+2x

=50%，解得x=

2

3

，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

3× 2 3

3

×100%=66.7%，故答案為：＜；＞；66.7．
（3）NH₄NO₃溶于水，銨根離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，即NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=

a

b

mol/L，氨水的Kb=

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

=2.0×10^-5，
當(dāng)溶液顯示中性時，c（OH^-）=10^-7mol/L，所以

a

200b

mol/L，故答案為：

a

200b

；
（4）甲烷燃料電池中，消耗氫氧化鉀，所以pH變小，裝置Ⅱ中實現(xiàn)鐵棒上鍍銅，陰極上的電極反應(yīng)是：Cu²⁺+2e^-=Cu，質(zhì)量變化了25.6g即生成銅0.4mol，則電子轉(zhuǎn)移了0.8mol，裝置Ⅰ燃料做負(fù)極，負(fù)極a極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，轉(zhuǎn)移0.8mol電子，會消耗甲烷0.1mol，即2.24L，故答案為：變��；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2.24．

點評：本題涉及電化學(xué)、熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的影響因素等知識，注意知識的歸納和整理是關(guān)鍵，綜合性強，難度大．