Question

7．氨及銨鹽在中學(xué)化學(xué)及化工生產(chǎn)中占有重要地位．
（1）合成氨是重要的工業(yè)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），已知NH₃與H₂的燃燒熱分別為：382.7KJ•mol^-1、285.8KJ•mol^-1，則合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.0KJ/mol．
（2）在2L恒容裝置中充入1molN₂、3molI₂，在500℃、催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，裝置內(nèi)NH₃的體積百分含量如下圖1所示，則下列有關(guān)敘述中正確的是：AC．

A．使用催化劑，可降低該反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率
B．容器內(nèi)ν_正（N₂）=ν_逆（H₂）時，說明反應(yīng)已達(dá)平衡
C．當(dāng)容器內(nèi)n（H ₂）：n（NH₃）=3：1時，說明反應(yīng)已達(dá)平衡
D.20分鐘內(nèi)ν（NH₃）=0.033mol•L^-1•min^-1
（3）同時研究氨的含量與溫度及催化劑的關(guān)系得到上圖2，其中a線表示平衡時氨的含量，b線表示在使用催化劑下反應(yīng)進(jìn)行10分鐘時氨的含量，比較X、Y兩點(diǎn)的平衡常數(shù)大小并說明原因：Y點(diǎn)大，因為該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，k值減小，Y、Z兩點(diǎn)的反應(yīng)速率Y點(diǎn)大（填寫“Y點(diǎn)大”或“Z點(diǎn)大”）．
（4）已知：K_SP[Mg（OH）₂]=1.3×10^-11，K（NH₃•H₂O）=1.8×10^-5．
①M(fèi)g（OH）₂+2NH₄⁺?Mg²⁺+2NH₃•H₂O的平衡常數(shù)K=0.040（保留兩位有效數(shù)字）．
②向0.01mol Mg（OH）₂固體中加入1L 的0.03mol•L^-1的NH₄Cl溶液恰好使固體完全溶解．此時溶液中離子濃度由大到小的順序為c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（Mg²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)NH₃與H₂的燃燒熱分別寫出燃燒熱的熱化學(xué)方程式，再根據(jù)蓋斯定律寫目標(biāo)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始1mol          3mol            0
轉(zhuǎn)化x               3x                2x
平衡1-x             3-3x            2x
則由圖象可知平衡時NH₃的含量為20%，所以有$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，解得x=$\frac{1}{3}$mol，
A．催化劑可降低該反應(yīng)的活化能加快反應(yīng)速率；
B．容器內(nèi)同一種物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等時，說明反應(yīng)已達(dá)平衡；
C．根據(jù)以上計算分析計算；
D．根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動判斷；根據(jù)溫度高催化劑失去活性，反應(yīng)速率反而小判斷；
（4）①根據(jù)Mg（OH）₂+2NH₄⁺?Mg²⁺+2NH₃•H₂O的平衡常數(shù)K=$\frac{c（Mg{\;}^{2+}）c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）{\;}^{2}}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{c（Mg{\;}^{2+}）c（OH{\;}^{-}）{\;}^{2}}{K{\;}^{2}（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}$=$\frac{K{\;}_{SP}[Mg（OH）{\;}_{2}]}{K{\;}^{2}（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}$計算；
②設(shè)加入1L的amol•L^-1的NH₄Cl溶液恰好使固體完全溶解，則根據(jù)反應(yīng)方程式Mg（OH）₂+2NH₄⁺?Mg²⁺+2NH₃•H₂O結(jié)合平衡常數(shù)K=0.04列方程計算，又生成氨水電離顯堿性，所以此時溶液中離子濃度由大到小的順序為c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（Mg²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

解答 解：（1）表示H₂燃燒熱的化學(xué)方程式為：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
表示NH₃燃燒熱的化學(xué)方程式為：②NH₃（g）+$\frac{3}{4}$O₂（g）=$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（l）△H=-382.7KJ/mol，
所以根據(jù)蓋斯定律①×3-②×2得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-285.8kJ/mol×3+382.7KJ/mol×2=-92.0KJ/mol
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.0KJ/mol；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始1mol          3mol            0
轉(zhuǎn)化x               3x                2x
平衡1-x             3-3x            2x
則由圖象可知平衡時NH₃的含量為20%，所以有$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，解得x=$\frac{1}{3}$mol，
A．催化劑可降低該反應(yīng)的活化能加快反應(yīng)速率，故A正確；
B．ν_正（N₂）=$\frac{1}{3}$ν_正（H₂），所以ν_正（N₂）=ν_逆（H₂）時，正逆反應(yīng)速率不等，不能說明反應(yīng)已達(dá)平衡，故B錯誤；
C．根據(jù)以上計算，平衡時n（H ₂）=3-3×$\frac{1}{3}$=2mol，n（NH₃）=2×$\frac{1}{3}$=$\frac{2}{3}$mol，則當(dāng)容器內(nèi)n（H ₂）：n（NH₃）=3：1時，說明反應(yīng)已達(dá)平衡，故C正確；
D．20分鐘內(nèi)ν（NH₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2×\frac{1}{3}mol}{2L}}{20min}$=0.0167mol•L^-1•min^-1，故D錯誤；
故選：AC；
（3）因為平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，又Y點(diǎn)溫度比X高，該反應(yīng)正反應(yīng)又是放熱反應(yīng)，所以溫度升高，平衡逆向移動，k值減小，則Y點(diǎn)k值大；又溫度高催化劑失去活性，反應(yīng)速率反而小，所以Y、Z兩點(diǎn)的反應(yīng)速率Y點(diǎn)大，故答案為：Y點(diǎn)大，因為該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，k值減小；Y點(diǎn)大；
（4）①由Mg（OH）₂+2NH₄⁺?Mg²⁺+2NH₃•H₂O的平衡常數(shù)K=$\frac{c（Mg{\;}^{2+}）c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）{\;}^{2}}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{c（Mg{\;}^{2+}）c（OH{\;}^{-}）{\;}^{2}}{K{\;}^{2}（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}$=$\frac{K{\;}_{SP}[Mg（OH）{\;}_{2}]}{K{\;}^{2}（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}$=$\frac{1.3×10{\;}^{-11}}{（1.8×10{\;}^{-5}）{\;}^{2}}$=0.040，故答案為：0.040；
②設(shè)加入1L的amol•L^-1的NH₄Cl溶液恰好使固體完全溶解，則根據(jù)反應(yīng)方程式
     Mg（OH）₂+2NH₄⁺?Mg²⁺+2NH₃•H₂O，
開始0.01mol         a           0          0
轉(zhuǎn)化0.01mol   0.02mol     0.01mol         0.02mol             
平衡  0           a-0.02mol  0.01mol         0.02mol             
又平衡常數(shù)K=$\frac{c（Mg{\;}^{2+}）c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）{\;}^{2}}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{0.01×0.02{\;}^{2}}{（a-0.02）{\;}^{2}}$=0.04，解得a=0.03；
又生成氨水電離顯堿性，所以此時溶液中離子濃度由大到小的順序為c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（Mg²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
故答案為：0.03；  c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（Mg²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點(diǎn)評 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用、反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響因素分析判斷以及相關(guān)平衡常數(shù)的計算等，注意圖象曲線變化的特征和化學(xué)平衡移動原理的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．