Question

（2010?諸城市模擬）研究化學(xué)反應(yīng)對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步有重要意義．

（1）已知：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H₁=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-523.6kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生反應(yīng)生成氨氣，試寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=-1650kJ/mol

．
（2）現(xiàn)有反應(yīng)：Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂，欲通過(guò)如圖1所示裝置實(shí)現(xiàn)上述反應(yīng)，請(qǐng)選擇合適的裝置在括
號(hào)內(nèi)標(biāo)出電極材料（填“Cu”或“C”），并且寫出C電極上的電極反應(yīng)式

2H⁺+2e^-→H₂↑

．
（3）長(zhǎng)期使用的鍋爐需要定期除水垢，否則會(huì)降低燃料的利用率．水垢中含有的CaSO₄，可先用Na₂CO₃溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO₃，而后用酸除去．則CaSO₄ 轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為

CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）

．
（4）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)納米級(jí)Cu₂O的可作為太陽(yáng)光分解水的催化劑．一定溫度下，在2L密閉容器中加入納米級(jí)Cu₂O并通入0.10mol水蒸氣，發(fā)生反應(yīng)：2H₂O（g）

光

Cu2O

2H₂（g）+O₂（g）△H＞0，不同時(shí)段產(chǎn)生O₂的量見(jiàn)下表：

時(shí)間/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

則：
①該條件下上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

1.7×10^-6mol/L

；
②若達(dá)到平衡后在t₁時(shí)刻保持溫度不變，將容器的體積縮小，請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出正、逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系圖．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）Cu和H₂SO₄之間的反應(yīng)是非自發(fā)的，需要電解池實(shí)現(xiàn)，根據(jù)電解池的構(gòu)成條件來(lái)回答；
（3）沉淀向著更難溶的方向轉(zhuǎn)化；
（4）①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的寫法來(lái)回答；
②保持溫度不變，將容器的體積縮小，則壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率均增大，平衡向著氣體體積減小的方向進(jìn)行．

解答：解（1）已知：①N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H₁=-92.4kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-523.6kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
則反應(yīng)2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）等于①×2-3×②-6×③，所以△H=2△H₁-3△H₂-6△H₃=-1650 kJ/mol，
故答案為：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=-1650 kJ/mol；
（2）Cu和H₂SO₄之間的反應(yīng)是非自發(fā)的，需要電解池實(shí)現(xiàn)，金屬銅作陽(yáng)極，陰極是導(dǎo)體即可，電解質(zhì)為硫酸，即：，
C電極為陰極，反應(yīng)為：2H⁺+2e^-→H₂↑，故答案為：；2H⁺+2e^-→H₂↑；
（3）沉淀向著更難溶的方向轉(zhuǎn)化，CaSO₄和碳酸鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），
故答案為：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
（4）①解：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以看出反應(yīng)在60min時(shí)達(dá)到平衡，則
            2H₂O（g）

光

Cu2O

2H₂（g）+O₂（g）
初始濃度：0.05          0        0
變化濃度：0.002       0.002     0.001
平衡濃度：0.048        0.002    0.001
則平衡常數(shù)K=

c2(H2)?c(O2)

c2(H2O)

=1.7×10^-6mol/L，由圖可知H₂的濃度隨時(shí)間降低，改變條件瞬間H₂濃度不變，所以不保持溫度不變，將容器的體積縮小，
則壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率均增大，平衡向著氣體體積減小的方向進(jìn)行，即向左進(jìn)行，所以逆反應(yīng)速率還是大于正反應(yīng)速率，即，
故答案為：1.7×10^-6mol/L；．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生化學(xué)平衡常數(shù)的含義以及化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素知識(shí)，是一道綜合題，難度較大．