Question

17．氮是地球上含量豐富的一種元素，其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
（1）一定溫度下，在2L容積恒定的密閉容器中充入2mol N₂和8mol H₂并發(fā)生反應．10min達平衡，測得氨氣的濃度為0.4mol/L，此時氮氣的轉(zhuǎn)化率為20%．
（2）如圖是1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反應生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）過程中能量變化示意圖，寫出該反應的熱化學方程式：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234KJ/mol
（3）在容積恒定的密閉容器中，進行如下反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表：

T/K	398	498
平衡常數(shù)K	K1	K2

①寫出該反應的平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②試判斷K₁＞K₂（填寫“＞”“=”或“＜”）；
③NH₃（g）燃燒的方程式為4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），已知：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol   N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol  則NH₃ （g）的燃燒熱282.8kJ/mol．
（4）常溫1L0.1mol•L^-1醋酸與1L0.1mol•L^-1氨水反應，放出的熱量為a kJ，寫出此離子反應的熱化學方程式CH₃COOH（aq）+NH₃•H₂O（aq）=CH₃COO^-（aq ）+NH₄⁺ （aq ）+H₂O（l）△H=-10akJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)n=cV計算生成氨氣物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計算消耗氮氣的物質(zhì)的量，而計算氮氣的轉(zhuǎn)化率；
（2）由圖可知，1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反應生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）放出熱量為368kJ-134kJ=234kJ，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應熱書寫熱化學方程式；
（3）①化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
②正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減��；
③已知：Ⅰ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
Ⅲ．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（Ⅱ-Ⅲ+Ⅰ×$\frac{3}{2}$）÷2可得：NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）═NO₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（l）；
（4）1mol醋酸反應時放出熱量為10a kJ，醋酸與一水合氨反應生成醋酸銨與水，醋酸、一水合氨為溶液，生成醋酸銨完全電離，據(jù)此書寫熱化學方程式．

解答 解：（1）生成氨氣物質(zhì)的量為0.4mol/L×2L=0.8mol，由方程式可知消耗氮氣為0.8mol×$\frac{1}{2}$=0.4mol，故氮氣的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，故答案為：20%；
（2）由圖可知，1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反應生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）放出熱量為368kJ-134kJ=234kJ，熱化學方程式為：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234KJ/mol，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234KJ/mol；
（3）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的化學平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)K₁＞K₂，
故答案為：＞；
③已知：Ⅰ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
Ⅲ．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（Ⅱ-Ⅲ+Ⅰ×$\frac{3}{2}$）÷2可得：NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）═NO₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（l） 則△H=
[67.8kJ/mol-（-92.0kJ/mol ）+（-483.6kJ/mol ）×$\frac{3}{2}$]=-282.8kJ/mol，故NH₃ （g）的燃燒熱282.8kJ/mol．
故答案為：282.8；
（4）醋酸、一水合氨的物質(zhì)的量均為1L×0.1mol/L=0.1mol，二者恰好完全反應生成醋酸銨與水，1mol醋酸反應時放出熱量為akJ×$\frac{1mol}{0.1mol}$=10a kJ，故熱化學方程式為：CH₃COOH（aq）+NH₃•H₂O（aq）=CH₃COO^-（aq ）+NH₄⁺ （aq ）+H₂O（l）△H=-10akJ/mol，
故答案為：CH₃COOH（aq）+NH₃•H₂O（aq）=CH₃COO^-（aq ）+NH₄⁺ （aq ）+H₂O（l）△H=-10akJ/mol．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數(shù)及影響因素、熱化學方程式書寫、蓋斯定律應用等，（4）中注意物質(zhì)聚集狀態(tài)，難度中等．