Question

9．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
（1）在固定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K	4.1×106	K1	K2

①試判斷K₁＞ K₂（填寫“＞”“=”或“＜”）．
②如果合成氨反應的方程式寫為$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），其平衡常數(shù)為K’，則K’與K的關系為D（填字母）
A．K′=K   B．K′=2K   C．K′=$\frac{1}{2}$K  D．K′=$\sqrt{k}$（2）下列各項能說明合成氨反應已達到平衡狀態(tài)的是ce（填字母）（反應是在固定體積的密閉容器中進行的）
a．容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2    b．v（N₂）_（正）=3v（H₂）_（逆）
c．容器內壓強保持不變                        d．混合氣體的密度保持不變
e．混合氣體的平均摩爾質量不變
（3）將0.3mol N₂和0.5mol H₂充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得容器內氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?\frac{7}{8}$，此時H₂的轉化率為30%；欲提高該容器中H₂的轉化率，下列措施可行的是AD（填選項字母）．
A．向容器中按原比例再充入原料氣         B．向容器中再充入一定量H₂
C．改變反應的催化劑                     D．液化生成物分離出氨
（4）鹽酸肼（N₂H₆Cl₂）是一種重要的化工原料，屬于離子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理與NH₄Cl類似．
①寫出鹽酸肼第一步水解反應的離子方程式N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；
②鹽酸肼水溶液中離子濃度的排列順序正確的是A（填序號）．
A．c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）    
B．c（Cl^-）＞c（[N₂H₅•H₂O⁺]）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
C．2c（N₂H₆²⁺）+c（[N₂H₅•H₂O]⁺）+c（H⁺）=c（H⁺）+c（OH^-）
D．c（N₂H₆²⁺）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）

Answer 1

分析 （1）①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小；
②Ⅰ、N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），Ⅱ、$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），Ⅱ=$\frac{1}{2}$×Ⅰ，則K′=$\sqrt{k}$；
（2）根據(jù)化學平衡時：正逆反應速率相等，各組分含量保持不變判斷；
（3）根據(jù)化學平衡的三段式列式計算出氫氣的轉化率；根據(jù)影響化學平衡的條件分析判斷以及增大一種物質的濃度會提高另一種物質的轉化率；
（4）①根據(jù)銨根離子的水解產(chǎn)物是氨水和氫離子來書寫水解方程式；
②鹽酸肼水溶液中水解原理與NH₄Cl類似，N₂H₆²⁺離子水解溶液顯酸性．

解答 解：（1）①因該反應是放熱反應，反應隨著溫度的升高，平衡逆向移動，故K₁＞K₂，
故答案為：＞；
②Ⅰ、N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
Ⅱ$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），K′=$\frac{c（N{H}_{3}）}{{c}^{\frac{1}{2}}（{N}_{2}）•{c}^{\frac{3}{2}}（{H}_{2}）}$，
因為，Ⅱ=$\frac{1}{2}$×Ⅰ，則K′=$\sqrt{k}$；
故答案為：D；
（2）a．容器內參與反應的N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2，平衡時無此特征，故錯誤；    
b．v（N₂）_（正）=$\frac{1}{3}$v（H₂）_（逆）化學平衡，故錯誤；
c．反應氣體分子數(shù)減少，容器內壓強會減小，保持不變時，化學平衡，故正確；                        
d．混合氣體的總質量不變，恒容容器氣體體積不變，密度始終保持不變，故錯誤；
e．混合氣體的總質量不變，氣體總的物質的量變小，平均摩爾質量變大，不變時，化學平衡，故正確；
故答案為：ce；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 0.3      0.5       0    
變化量（mol）   x        3x       2x
平衡量（mol） 0.3-x     0.5-3x    2x
容器內氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?\frac{7}{8}$，即氣體的物質的量變?yōu)闉樵瓉淼?\frac{7}{8}$，$\frac{2x+0.5-3x+0.3-x}{0.3+0.5}$=$\frac{7}{8}$，解得x=0.05，H₂的轉化率為$\frac{0.15}{0.5}×100%$=30%；
A．向容器中按原比例再充入原料氣，相當于增大容器內的壓強，平衡正向進行，提高氫氣的轉化率，故A正確；         
B．向容器中再充入一定量H₂，提高了N₂的轉化率，而本身的轉化率降低，故B錯誤；
C．改變反應的催化劑，不改變化學平衡，不能提高氫氣轉化率，故C錯誤；                     
D．液化生成物分離出氨，減少生成物，平衡正向進行，提高氫氣轉化率，故D正確；
故答案為：30%；A D；
（4）：①鹽酸肼（N₂H₆Cl₂）是一種重要的化工原料，屬于離子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理與NH₄Cl類似，由N₂H₄聯(lián)想到NH₃，由N₂H₆Cl₂聯(lián)想到NH₄Cl，再注意到N₂H₆是二元堿而NH₃是一元的，則鹽酸肼第一步水解反應的離子方程式為N₂H₆²⁺+H₂O?[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；
故答案為：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；  
 ②鹽酸肼水溶液中水解原理與NH₄Cl類似，N₂H₆²⁺離子水解溶液顯酸性；
A、溶液中離子濃度大小為：c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故A正確；
B、依據(jù)化學式可知N₂H₆Cl₂，溶液中氯離子濃度大于N₂H₆²⁺，故B錯誤；
C、依據(jù)溶液中質子數(shù)守恒分析，計算式錯誤，故C錯誤；
D、依據(jù)化學式可知N₂H₆Cl₂，溶液中氯離子濃度大于N₂H₆²⁺，故D錯誤；
故答案為：A．

點評 本題考查了化學平衡常數(shù)K與可逆反應的關系、化學平衡的有關計算、化學平衡狀態(tài)的判斷、鹽類水解的分析應用、電解質溶液中離子濃度大小比較方法、電荷守恒和質子守恒的分析判斷，掌握基礎注意類推應用是關鍵，題目難度中等．