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(yīng)：
2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）-1530.4kJ
完成下列填空：
（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式

 

．
（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達(dá)到平衡，則

 

．
a．平衡常數(shù)K增大b．H₂O的濃度減小c．容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大d．v_逆（O₂）減小
（3）研究小組分別在四個(gè)容積為2升的密閉容器中，充入N₂ 1mol、H₂O 3mol，在催化劑條件下進(jìn)行反應(yīng)3小時(shí)．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：

序號(hào)	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

第四組實(shí)驗(yàn)中以NH₃表示反應(yīng)的速率是

 

，與前三組相比，NH₃ 生成量最小的原因可能是

 

．
（4）氨水是實(shí)驗(yàn)室常用的弱堿．
①往CaCl₂溶液中通入CO₂至飽和，無明顯現(xiàn)象．再通入一定量的NH₃后產(chǎn)生白色沉淀，此時(shí)溶液中一定有的溶質(zhì)是

 

．請(qǐng)用電離平衡理論解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

 

．
②向鹽酸中滴加氨水至過量，該過程中離子濃度大小關(guān)系可能正確的是

 

．
a．c（C1^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）    
b．c（C1^-）＞c（NH₄⁺）=c（OH^-）＞c（H⁺）
c．c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（C1^-）＞c（H⁺）    
d．c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（C1^-）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素,離子濃度大小的比較

專題：

分析：（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度的冪之積；
（2）a．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，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(dòng)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大；
d．升高溫度正逆反應(yīng)速率都增加；
（3）3小時(shí)內(nèi)以NH₃濃度的變化量來表示；第四組溫度最高但達(dá)平衡時(shí)，氨氣的物質(zhì)的量最小，可能是溫度對(duì)催化劑的活性的影響；
（4）①通入一定量的NH₃后使溶液呈堿性，能夠生成NH₄Cl；
②a、根據(jù)電荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），則有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此時(shí)氨水應(yīng)過量少許；
b、鹽酸稍稍過量時(shí)：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-）；
c、體系為NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水過量較多時(shí)，溶液呈堿性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）；
d、鹽酸是1：1的電離氫離子，氫離子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-）．

解答： 解：（1）反應(yīng)2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）-1530.4kJ，平衡常數(shù)的表達(dá)式K=

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)

，故答案為：K=

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)

；
（2）a．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，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(dòng)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大，故選；
d．升高溫度正逆反應(yīng)速率都增加，故不選；
故答案為：ac；
（3）3小時(shí)內(nèi)根據(jù)NH₃濃度的變化量，得v（NH₃）=

2×10-6mol 2L

3h

=3.33×10^-7mol/（L?h），第四組溫度最高但達(dá)平衡時(shí)，氨氣的物質(zhì)的量最小，可能是催化劑在80℃活性減小，反應(yīng)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(yīng)速率反而減慢；
（4）①通入一定量的NH₃后使溶液呈堿性，能夠生成NH₄Cl，飽和H₂CO₃溶液中電離產(chǎn)生的CO₃^2-很少，因此沒有沉淀．加入氨水后，促進(jìn)H₂CO₃的電離，CO₃^2-離子濃度增大，有沉淀產(chǎn)生，故答案為：NH₄Cl；飽和H₂CO₃溶液中電離產(chǎn)生的CO₃^2-很少，因此沒有沉淀．加入氨水后，促進(jìn)H₂CO₃的電離，CO₃^2-離子濃度增大，有沉淀產(chǎn)生；
②a、根據(jù)電荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），則有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此時(shí)氨水應(yīng)過量少許，故a正確；
b、鹽酸稍稍過量時(shí)：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-），故b錯(cuò)誤；
c、體系為NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水過量較多時(shí)，溶液呈堿性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺），故c正確；
d、鹽酸是1：1的電離氫離子，氫離子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-），故d錯(cuò)誤；
故答案為：ac．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫，以及影響化學(xué)速率的因素和弱電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究，利用假設(shè)法來分析解答即可，難度中等．