Question

5．研究氮及其化合物的性質(zhì)在人類進步過程中具有極為重要的意義．
（1）已知反應：
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行合成氨反應（圖中所示數(shù)據(jù)均為初始物理量）．t分鐘后反應均達到平衡，生成NH₃均為0.4mol（忽略水對壓強的影響及氨氣的溶解）．

①該條件下甲容器中反應的平衡常數(shù)K=$\frac{400}{27}$；平衡時，甲容器的壓強P=$\frac{3}{4}$P₀ （初始壓強用P₀表示）．
②該條件下，若向乙中繼續(xù)加入0.2mol N₂，達到平衡時N₂轉(zhuǎn)化率=12.5%．
（3）在實驗室中，某同學利用下列試劑及器材完成的實驗能夠證明NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)的是C（選填字母代號）．
A．用氨水做導電性實驗，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試紙測得0.1mol/L氨水的pH＜13
D．用濕潤的藍色石蕊試紙測得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$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$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)蓋斯定律和熱化學方程式計算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計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學平衡常數(shù)只與溫度有關；根據(jù)“三段式”來進行計算得出結論；在恒溫恒容的容器中壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量比；
②結合“三段式”計算得出達到平衡時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二者體積關系．

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)蓋斯定律計算①×3-②×2得到反應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=$\frac{{c}^{3}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.1×0．{3}^{3}}$=$\frac{400}{27}$，初始氣體總物質(zhì)的量=0.4mol+1.2mol=1.6mol，平衡時氣體總物質(zhì)的量：0.2mol+0.6mol+0.4mol=1.2mol，在恒溫恒容的容器中壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量比；甲的壓強P_平=$\frac{1.2}{1.6}$P₀=$\frac{3}{4}$P₀，
故答案為：$\frac{400}{27}$；$\frac{3}{4}$P₀；
②化學平衡常數(shù)只與溫度有關，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．導電性與離子濃度有關，與電解質(zhì)強弱無關，用氨水做導電性實驗，燈泡昏暗，不能說明是弱電解質(zhì)，故A錯誤；
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錯誤；
C．常溫下，用pH試紙測得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，用濕潤的藍色石蕊試紙測得NH₄Cl溶液為紫色，不能證明一水合氨存在電離平衡，故D錯誤；
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，和水反應生成一水合氨，弱電解質(zhì)電離程度小，此時$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$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．

點評 本題考查較綜合，涉及熱化學方程式書寫，化學平衡及化學平衡的計算，弱電解質(zhì)電離平衡分析等，掌握平衡常數(shù)的應用是解答該題的關鍵，題目難度中等．