Question

氮的固定是指將氮元素由游離態(tài)轉化為化合態(tài)的過程．據報道，常溫、常壓、光照條件下，N₂在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應，生成的主要產物為NH₃，相應的熱化學方程式為：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．目前工業(yè)合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol．回答下列問題：
（1）寫出氫氣燃燒熱的熱化學方程式

 

．
（2）在恒溫恒容密閉容器中進行的工業(yè)合成氨反應，下列能表示達到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號）．
A．混合氣體的壓強不再發(fā)生變化
B．混合氣體的平均相對分子質量不再發(fā)生變化
C．三種物質的濃度比恰好等于化學方程式中各物質的化學計量數之比
D．單位時間內斷開3a個H-H鍵的同時形成6a個N-H鍵
E．反應容器中N₂、NH₃的物質的量的比值不再發(fā)生變化
（3）在恒溫恒容的密閉容器中，工業(yè)合成氨反應的各物質濃度變化曲線如圖所示．請回答下列問題：
①前25min內，用N₂的濃度變化表示的化學反應平均速率是

 

．
②在25min末反應剛好達到平衡，則該溫度下反應的平衡常數K=

 

（計算結果可用分數表示）．若升高溫度，該反應的平衡常數值將

 

（填“增大”、“減小”或“不 變”）．
（4）如果向0.014mol/L的MgCl₂溶液中通入一定量的氨氣（溶液體積變化忽略不計），請計算溶液中OH^-的濃度大于

 

mol/L時，溶液中開始出現白色沉淀．（Ksp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12）
（5）常溫下PH=11的氨水和PH=3的鹽酸兩溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度關系為

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,熱化學方程式,化學平衡狀態(tài)的判斷,弱電解質在水溶液中的電離平衡

專題：化學平衡專題

分析：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將

②×2-①

6

可得氫氣燃燒的熱化學方程式；
（2）達到平衡時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，以此衍生的一些物理量也不變，以此判斷是否達到平衡狀態(tài)；
（3）①根據圖象中的濃度變化及時間計算出用N₂的濃度變化表示的化學反應平均速率；
②根據平衡常數表達式計算出該反應的平衡常數；升高溫度，平衡逆向移動，該反應的平衡常數值將減小；
（4）根據溶度積常數計算；
（5）一水合氨為弱電解質，不能完全電離，常溫下PH=11的氨水和PH=3的鹽酸兩溶液等體積混合，氨水過量，反應后溶液呈堿性．

解答： 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將

②×2-①

6

可得H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）A．混合氣體的壓強不再發(fā)生變化，在恒溫恒容密閉容器中，因為合成氨是氣體分子數目減小的反應，混合氣體的壓強不再發(fā)生變化，說明達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應前后氣體的物質的量不相等，混合氣體的相對分子質量不再發(fā)生變化，可說明氣體的總物質的量不變，說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．三種物質的濃度比恰好等于化學方程式中各物質的化學計量數之比，三種物質的濃度比恰好等于化學方程式中各物質的化學計量數之比可能只是某一時刻的比值，不能證明是否達到平衡，故C錯誤；
D．無論是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內斷開3a個H-H鍵的同時形成6a個N-H鍵，不能說明達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．反應容器中N₂、NH₃的物質的量的比值不再發(fā)生變化，說明各物質濃度不變，反應達到平衡狀態(tài)，故E正確．
故答案為：ABE；
（3）①圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的

1

3

，C為氮氣的濃度變化曲線，
根據圖象可知，v（N₂）=

2.0-1.0

25

mol?L^-1?min^-1=0.04mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.04 mol?L^-1?min^-1；
②在25 min 末反應剛好達到平衡，K=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

4

1×33

=

4

27

；該反應是放熱反應，若升高溫度，平衡逆向移動，該反應的平衡常數值將減小，
故答案為：

4

27

（或0.148、0.15）；減�。�
（4）Ksp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=5.6×10^-12，因c（Mg²⁺）=0.014mol/L，
則c（OH^-）=

5.6×10-12 0.014

mol/L=2×10^-5mol/L，
故答案為：2×10^-5mol/L；
（5）所以氨水中c（OH^-）等于鹽酸中c（H⁺），一水合氨是弱電解質，氯化氫是強電解質，所以氨水濃度大于鹽酸，二者等體積混合，氨水過量，溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），溶液存在電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），則c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），應為c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題考查較綜合，涉及知識點較多，涉及通過圖象分析化學反應速率、化學平衡及計算、難溶電解質的溶解平衡以及離子濃度大小比較等問題，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，需要學生較強的觀察能力及思維能力，難度較大．