Question

(14分)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。請(qǐng)回答下列問題：

（1）圖1是1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖（a、b均大 于0），且已知: 2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g) △H=－c kJ·mol－1(c>0)，請(qǐng)寫出CO將NO2還原至N2時(shí)的熱化學(xué)方程式 ;

（2）圖2是實(shí)驗(yàn)室在三個(gè)不同條件的密閉容器中合成氨時(shí)，N2的濃度隨時(shí)間的變化曲線(以a、b、c表示）。已知三個(gè)條件下起始加入濃度均為：c(N2)=0.1mol·L－1， c(H2)=0.3mol·L－1;

合成氨的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H< 0

①計(jì)算在a達(dá)平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為 ;

②由圖2可知，b、c各有一個(gè)條件與a不同，則c的條件改變可能是 ; 試寫出判斷b與a條件不同的理由 ;

（3）利用圖2中c條件下合成氨（容積固定）。已知化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度(T)的關(guān)系如 下表：

T/(K)	298	398	498	……
K	4.1×106	K1	K2	……

①試確定K1的相對(duì)大小，K 1 4.1× 106(填寫“>”“=”或“<”）

②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是 (填序號(hào)字母）。

A．容器內(nèi)NH3的濃度保持不變 B．2υ( N2)正= υ( H2)逆

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D．混合氣體的密度保持不變

（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用離子反應(yīng)方程式表示 ) 。

②25℃時(shí)，將pH =x氨水與pH =y的硫酸(且x + y = 14, x > 11 )等體積混合后，所得溶液中各種離子的濃度關(guān)系正確的是

A．c(SO42－)>c(NH4＋)>c(H＋)>c(OH－) B．c(NH4＋)>c(SO42－)>c(OH－)>c(H＋)

C．c(NH4＋)＋c(H＋)>c(SO42－)＋c(OH－) D．c(NH4＋)>c(SO42－)>c(H＋)>c(OH－)

Answer 1

（14分）

（1） 4CO(g)＋2NO2(g)=4CO2(g)＋N2(g) △H=－(2b＋c－2a)kJ·mol－1（2分）

(或 4CO(g)＋2NO2(g)=4CO2(g)＋N2(g) △H=(2a－2b－c)kJ·mol－1等)

（2）①40%（2分）

②升高溫度（1分）；因?yàn)榧尤氪呋瘎┠芸s短達(dá)到平衡的時(shí)間，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，所以b、a兩條件下達(dá)到平衡時(shí)N2的濃度相同（或其他合理答案）（2分）

（3）<（1分）；AC（2分）

（4）①NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋（2分）

②BC（2分）

【解析】

試題分析：（1）由圖1可知，1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO的熱化學(xué)方程式是CO(g)＋NO2(g)=CO2(g)＋NO(g) △H=-(b-a)kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，將2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g) △H=－c kJ·mol－1與上式×2相加，可得CO將NO2還原至N2時(shí)的熱化學(xué)方程式，為4CO(g)＋2NO2(g)=4CO2(g)＋N2(g) △H=－(2b＋c－2a)kJ·mol－1；

（2）①在a達(dá)平衡時(shí)，氮?dú)獾臐舛葴p�。�0.1-0.06）mol/L=0.04mol/L，則氫氣的濃度減小0.04mol/L×3=0.12mol/L，則平衡時(shí) H2的轉(zhuǎn)化率為0.12mol/L/0.3mol/L×100%=40%；

②由圖2可知，曲線c達(dá)平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛仍龃笄疫_(dá)平衡的時(shí)間縮短，說明反應(yīng)速率加快，且平衡逆向移動(dòng)，因?yàn)楹铣砂笔欠艧岱磻?yīng)，所以c改變的條件可能是升高溫度，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)速率加快；而b達(dá)平衡時(shí)與a的氮?dú)獾臐舛认嗤�，達(dá)平衡的時(shí)間縮短，反應(yīng)速率加快，說明平衡不移動(dòng)，則b改變的條件是加入催化劑，所以b與a的條件不同；

（3）①合成氨是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，所以K1< 4.1× 106；

②A、達(dá)平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度均保持不變，所以容器內(nèi)NH3的濃度保持不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)，正確；B、根據(jù)化學(xué)方程式可知，達(dá)平衡時(shí)，3υ( N2)正= υ( H2)逆，錯(cuò)誤；C、因?yàn)楹铣砂钡姆磻?yīng)是氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變的可逆反應(yīng)，所以容器的體積固定時(shí)，壓強(qiáng)不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)，正確；D、因?yàn)槿萜鞯捏w積不變，氣體的總質(zhì)量不變，所以氣體的密度一直不變，所以氣體的密度不變的狀態(tài)不是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤，答案選AC；

（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是因?yàn)殇@根離子發(fā)生水解反應(yīng)，使溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子的濃度，離子方程式是NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋；

②25℃時(shí)，將pH =x氨水與pH =y的硫酸(且x + y = 14, x > 11 )等體積混合后，則氨水溶液中的氫氧根

離子濃度等于硫酸中的氫離子濃度，因?yàn)榘彼�是弱堿溶液，所以等體積混合后，一水合氨過量，溶液

呈堿性，排除BD，得到的溶液為硫酸銨和一水合氨的混合液，則溶液中c(NH4＋)>c(SO42－)>c(OH－)>c(H

＋)成立；根據(jù)電荷守恒規(guī)律，有c(NH4＋)＋c(H＋)=2c(SO42－)＋c(OH－)，c(SO42－)>0，所以c(NH4＋)＋c(H

＋)>c(SO42－)＋c(OH－)，則答案選BC。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書寫，溶液中離子濃度的判斷，化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷