Question

5．研究氮及其化合物的性質(zhì)在人類進(jìn)步過程中具有極為重要的意義．
（1）已知反應(yīng)：
①2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
則反應(yīng)④4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-1266 kJ/mol．
（2）在恒溫恒容的甲容器，恒溫恒壓的乙容器中分別進(jìn)行合成氨反應(yīng)（圖中所示數(shù)據(jù)均為初始物理量）．t分鐘后反應(yīng)均達(dá)到平衡，生成NH₃均為0.4mol（忽略水對(duì)壓強(qiáng)的影響及氨氣的溶解）．

①該條件下甲容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{400}{27}$；平衡時(shí)，甲容器的壓強(qiáng)P=$\frac{3}{4}$P₀ （初始?jí)簭?qiáng)用P₀表示）．
②該條件下，若向乙中繼續(xù)加入0.2mol N₂，達(dá)到平衡時(shí)N₂轉(zhuǎn)化率=12.5%．
（3）在實(shí)驗(yàn)室中，某同學(xué)利用下列試劑及器材完成的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)的是C（選填字母代號(hào)）．
A．用氨水做導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，燈泡昏暗
B．將氨水滴入AlCl₃溶液中，產(chǎn)生白色沉淀
C．常溫下，用pH試紙測(cè)得0.1mol/L氨水的pH＜13
D．用濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙測(cè)得NH₄Cl溶液為紫色
（4）常溫下，向1  mol•L^-1NH₄Cl溶液中通入少量的NH₃，此時(shí)$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$的值減小 （填“增大”、“減小”或“不變”）；若將1 mol•L^-1NH₄Cl溶液和1mol•L^-1NaOH溶液混合后溶液恰好呈中性，則混合前NH₄Cl溶液的體積大于NaOH溶液的體積（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）的△H；
（2）①平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；根據(jù)“三段式”來進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)論；在恒溫恒容的容器中壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量比；
②結(jié)合“三段式”計(jì)算得出達(dá)到平衡時(shí)N₂轉(zhuǎn)化率，根據(jù)等效平衡分析；
（3）證明NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)需要證明水溶液中存在電離平衡；
（4）氯化銨溶液中存在銨根離子的水解平衡，通入氨氣，和水反應(yīng)生成一水合氨，先比較等體積混合后溶液的酸堿性，然后判斷溶液顯示中性時(shí)二者體積關(guān)系．

解答 解：（1）①2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×3-②×2得到反應(yīng)④4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-1266 kJ/mol，
故答案為：-1266 kJ/mol；
（2）①根據(jù)題意：甲容器
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
初始物質(zhì)的量：0.4mol  1.2mol    0
變化物質(zhì)的量：0.2mol 0.6mol    0.4mol
平衡物質(zhì)的量：0.2mol 0.6mol    0.4mol
體積為2L，則C（N₂）=0.1mol/L，C（H₂）=0.3mol/L，C（NH₃）=0.2mol/L，平衡常數(shù)為K=$\frac{{c}^{3}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.1×0．{3}^{3}}$=$\frac{400}{27}$，初始?xì)怏w總物質(zhì)的量=0.4mol+1.2mol=1.6mol，平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量：0.2mol+0.6mol+0.4mol=1.2mol，在恒溫恒容的容器中壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量比；甲的壓強(qiáng)P_平=$\frac{1.2}{1.6}$P₀=$\frac{3}{4}$P₀，
故答案為：$\frac{400}{27}$；$\frac{3}{4}$P₀；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，乙為恒溫恒壓，根據(jù)題意：乙容器
           2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），
初始物質(zhì)的量：1.6mol  6mol      0        0
變化物質(zhì)的量：0.2mol  0.6mol   0.4mol 0.3mol
平衡物質(zhì)的量：1.4mol  5.4mol   0.4mol 0.3mol
N₂轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.2}{1.6}$×100%=12.5%，在反應(yīng)中水是液態(tài)且過量，若向乙中繼續(xù)加入0.2mol N₂，在恒壓條件下進(jìn)行，則新平衡與原平衡為恒壓等效平衡，轉(zhuǎn)化率就是原來的轉(zhuǎn)化率則X=$\frac{0.2}{1.6}$×100%=12.5%，
故答案為：12.5%；
 （3）證明NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)需要證明水溶液中存在電離平衡，
A．導(dǎo)電性與離子濃度有關(guān)，與電解質(zhì)強(qiáng)弱無關(guān)，用氨水做導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，燈泡昏暗，不能說明是弱電解質(zhì)，故A錯(cuò)誤；
B．將氨水滴入AlCl₃溶液中，產(chǎn)生白色沉淀不能證明存在電離平衡，故B錯(cuò)誤；
C．常溫下，用pH試紙測(cè)得0.1mol/L氨水的pH＜13，說明溶液中存在電離平衡，證明一水合氨為弱電解質(zhì)，故C正確；
D．石蕊變色范圍5-8，用濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙測(cè)得NH₄Cl溶液為紫色，不能證明一水合氨存在電離平衡，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（4）氯化銨溶液中存在銨根離子的水解平衡，通入氨氣，和水反應(yīng)生成一水合氨，弱電解質(zhì)電離程度小，此時(shí)$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$的值減小，若氯化銨與氫氧化鈉溶液等濃度等體積混合，二者恰好反應(yīng)生成氯化鈉和氨水，溶液顯示堿性，若要使溶液顯示中性，則氯化銨的體積應(yīng)該大些或者氫氧化鈉溶液體積小些，即氯化銨溶液體積大于氫氧化鈉溶液體積，
故答案為：減小，大于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及熱化學(xué)方程式書寫，化學(xué)平衡及化學(xué)平衡的計(jì)算，弱電解質(zhì)電離平衡分析等，掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用是解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等．