Question

（1）已知：O₂ (g)= O₂^＋ (g)+e^－ △H₁=" +1175.7" kJ·mol^－1
PtF₆(g)+ e^－= PtF₆^－(g)    △H₂=" -" 771.1 kJ·mol^－1
O₂+PtF₆^－(s)=O₂⁺(g)+PtF₆^－ (g)  △H₃="+482.2" kJ·mol^－1
則反應(yīng)：O₂（g）+ PtF₆ (g) = O₂+PtF₆(s)的△H="_____" kJ·mol^-1。
如圖為合成氨反應(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)的的平衡常數(shù)k_A     k_B（填“>”、“<”或“=”），在250 ℃、1.0×10⁴kPa下達到平衡，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a mol 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

（1）-77.6 （2分）
（2）① a d （1分） ② < （1分） > （1分）  66.7 （2分） 
（3）NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺  （1分）    a/200b （2分）
（4）變小（1分）  CH₄-8e^-+10OH^-= CO₃^2-+7H₂O （2分）；2.24 （2分）

試題分析：（1）①O₂ (g)= O₂^＋ (g)+e^－ △H₁=" +1175.7" kJ·mol^－1
②PtF₆(g)+ e^－= PtF₆^－(g)    △H₂=" -" 771.1 kJ·mol^－1
③O₂+PtF₆^－(s)=O₂⁺(g)+PtF₆^－ (g)  △H₃="+482.2" kJ·mol^－1
①+②-③得到反應(yīng)：O₂（g）+ PtF₆ (g) = O₂+PtF₆(s)的△H="-77.6" kJ·mol^-1。
（2）①該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積改變的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變時，反應(yīng)容器中氣體的壓強也不再發(fā)生變化，故a 正確。
該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變的化學(xué)反應(yīng)，體積不變的密閉容器意味容器的體積不變，導(dǎo)致混合氣體的密度是一個恒量，不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b錯誤。
N₂和H₂的體積比為1:3，不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c錯誤。
化學(xué)方程式的前后計量數(shù)大小不同，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變說明混合物中各組成成分的百分含量不變，能說明到達平衡狀態(tài)，故d正確；
② 溫度越大，壓強越大，反應(yīng)速率越大，由圖可知，B對應(yīng)的溫度、壓強大，則反應(yīng)速率大，故答案為：＜；
化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A→B溫度升高，平衡逆向移動，則化學(xué)平衡常數(shù)K變小，故答案為：>；
250℃、1.0×104kPa下，氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%，則
N₂+3H₂=2NH₃
開始    1   3    0
轉(zhuǎn)化    x    3x  2x
平衡  1-x   3-3x  2x
所以 =50%，解得x= ，則氫氣的轉(zhuǎn)化率為 ×100%=66.7%，故答案為：66.7；
（3）根據(jù)鹽類水解的規(guī)律，無弱不水解，有弱才水解，越弱越水解，誰強顯誰性，NH₄NO₃為強酸弱堿鹽，水解呈酸性，NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺ ；根據(jù)一水合氨電離平衡得到：NH₃·H₂ONH₄^＋+OH^－，平衡常數(shù)K== =2×10^-5 mol·L^-1，計算得到c（NH₃·H₂O）= mol·L^－1；
（4）實現(xiàn)鐵上鍍銅，Cu為陽極，則b為正極，通入的氣體O₂，a為負(fù)極，甲烷失去電子，生成的CO₂會和氫氧化鈉反應(yīng)，所以裝置Ⅰ中溶液的pH變小，a極電極反應(yīng)方程式為電極反應(yīng)為CH₄-8e^－+10OH^－=CO₃^2－+7H₂O；陰極電極反應(yīng)為Cu^2＋+2e^－=Cu，質(zhì)量增加25.6g為銅物質(zhì)的量為0.4mol，轉(zhuǎn)移電子為0.8mol，理論上消耗甲烷物質(zhì)的量為：0.1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.1mol×22.4L·mol^－1=2.24L。