【題目】(1)M由兩種短周期元素組成,每個M分子含有18個電子,其分子球棍模型如圖所示。測得M的摩爾質(zhì)量為32 g/mol。面出編號為2的原子結(jié)構(gòu)示意圖:_________。

(2)在常溫常壓和光照條件下,N2在催化劑(TiO2)表面與H2O反應,生成1mol NH3O2時的能量變化值為382.5 lkJ,達到平衡后此反應NH3生成量與溫度的實驗數(shù)據(jù)如下表所示。則該反應的熱化學方程式為______

T/K

303

301

323

NH3生成量/(10-1mol)

4.3

5.9

6.0

(3)在溶液中,一定濃度的NH4+能溶解部分Mg(OH)2固體,反應如下:2 NH4+ (aq)+Mg(OH)2(s)Mg2+( aq)+ 2NH3·H2O( aq)

寫出上述反應的平衡常數(shù)表達式______________。

某研究性學習小組為探究Mg2+NH3·H2O反應形成沉淀的情況,設計如下兩組實驗:

實驗①

等體積1mol/L氨水和0.1 mol/LMgCl2溶液混合

生成白色沉淀

實驗②

等體積0.1mol/L氨水和l mol/LMgCl2溶液混合

無現(xiàn)象

請結(jié)合平衡常數(shù)表達式分析實驗①②產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因:_____________________。

(4)在室溫下,化學反應I- (aq)+ClO-( aq)=IO-( aq)+Cl-( aq)的反應物初始濃度、溶液中的氫氧根離子初始濃度及初始速率間的關系如下表所示:

實驗編號

I-的初始濃度( mol·L-1)

ClO-的初始濃度( mol·L-1)

OH-的初始濃度( mol·L-1)

初始速率v(mol·L-1··s-1)

1

2×10-3

1.5×10-3

1.00

1.8×10-4

2

a

1.5×10-3

1.00

3.6×10-4

3

2×10-3

3×10-3

2.00

1.8×10-4

4

4×10-3

3×10-3

1.00

7.2×10-4

已知表中初始反應速率與有關離子濃度關系可以表示為:v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c(溫度一定時,k為常數(shù))。

①設計實驗2和實驗4的目的是_________;

②計算b、c的值:b=________,c=_______;

③若實驗編號4的其他濃度不變,僅將溶液的酸堿值變更為pH=13,反應的初始速率v=_____mol·L-l·s-1。

【答案】 2N2 (g)+ 6H2O(1)=4NH3 (g) +3O2 (g) △H=+1 530.0 kJ/mol 從平衡常數(shù)表達式可以看出,當c(NH3·H2O)、((Mg2+)改變相同的程度時,c2 (NH3·H2O)對沉淀生成的影響更大 探究ClO-的濃度變化對初始反應速率的影響 1 -1 7.2×103

【解析】(1)根據(jù)題意推斷,M分子中含有4個“1”原子和2個“2”原子,且M由兩種短周期元素組成、每個M分子含有18個電子,則“1”只能為H原子、2N原子,所以MN2H4,氮原子的核電荷數(shù)為7,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為;(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,升高溫度,氨氣的物質(zhì)的量增加,平衡右移,說明正反應是吸熱反應,根據(jù)原子守恒可知熱化學方程式為2N2 (g)+ 6H2O(1)=4NH3 (g) +3O2 (g) H=+1 530.0 kJ/mol;(3)固體物質(zhì)不能寫進平衡常數(shù)表達式,則該反應的平衡常數(shù):K=c(Mg2+)c2(NH3H2O)/c2(NH4+) ;根據(jù)平衡表達式可以看出,當c(NH3·H2O)、c(Mg2+)改變相同的程度,c2 (NH3·H2O)對沉淀生成的影響更大或①中c(Mg2+)c2(OH-)≥Ksp[Mg(OH)2],而②中c(Mg2+)c2(OH-)<Ksp[Mg(OH)2],所以實驗①、②產(chǎn)生的現(xiàn)象不同;(4)①根據(jù)控制變量設計對比實驗原則,實驗12的目的是探究I-的濃度變化對初始反應速率的影響,實驗24的目的是探究ClO-的濃度變化對初始反應速率的影響②將實驗1和實驗4的數(shù)據(jù)分別代入v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c可得b=1。同樣將實驗3和實驗4的有關數(shù)據(jù)代入v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c可得c=-1;pH=13,則c(OH)=0.1mol/L,所以v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c=kc(I-)c(ClO-)b×(0.1)1。又因為kc(I-)c(ClO-)b×(1)1=7.2 × 10–4,解得v=7.2×10-3 mol·L-l·s-1。

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