Question

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。請回答下列問題：

（1）右圖是N₂和H₂反應(yīng)生成2molNH₃過程中能量變化示意圖， 請計算每生成1molNH₃放出熱量為            。 

（2）工業(yè)合成氨氣需要的反應(yīng)條件非常高且產(chǎn)量低，而一些科學家采用高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H^＋）實現(xiàn)氨的電化學合成，從而大大提高了氮氣和氫氣的轉(zhuǎn)化率。電化學合成氨過程的總反應(yīng)式為N₂＋3H₂2NH₃，則在電化學合成氨的過程中，陽極反應(yīng)式為                       ，陰極反應(yīng)式為                           。

（3）在固定體積的密閉容器中，進行如下化學反應(yīng)：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H＜0，其化學平衡常數(shù)K與t的關(guān)系如下表：

t/K	298	398	498	……
K/(mol·L－1)－2	4.1×106	K1	K2	……

請完成下列問題：

①試確定K₁的相對大小，K₁       4.1×10⁶（填寫“＞”“＝”或“＜”）

②下列各項能作為判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)的是        （填序號字母）。

A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1∶3∶2

B．2v(NH₃)(正) ＝ 3v(H₂)(逆)

C．容器內(nèi)壓強保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

（4）①NH₄Cl溶液呈酸性，這是由于NH₄^＋水解的緣故。則NH₄Cl溶于重水(D₂O)生成一水合氨和水合氫離子的化學式是                   。

    ②某氨水的pH＝x，某鹽酸的pH＝y(tǒng)，x＋y＝14，且x＞11，將上述氨水和鹽酸等體積混合后，所得溶液中各種離子的濃度由大到小的順序為（    ）

A．[Cl^－]＞[NH₄^＋]＞[H^＋]＞[OH^－]

B．[NH₄^＋]＞[Cl^－]＞[OH^－]＞[H^＋]

C．[Cl^－]＞[NH₄^＋]＞[OH^－]＞[H^＋]

D．[NH₄^＋]＞[Cl^－]＞[H^＋]＞[OH^－]

Answer 1

（1）46.1kJ；（2）3H₂→6H^＋＋6；N₂＋6H^＋＋6→2NH₃；（3）＜；C；（3）①NH₃·HDO和D₃D^＋；②B（每空2分，共14分）。

解析:

（1）由圖知每生成2molNH₃過程中能量變化為：427.2kJ·mol^－1－335 kJ·mol^－1＝72.2 kJ·mol^－1，故每生成1molNH₃放出熱量為46.1kJ·mol^－1。（2）由于N₂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，發(fā)生反應(yīng)時需要高溫或放電，在放電的情況下，陽極上具有還原性H₂發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3H₂→6H^＋＋6，陰極上具有氧化性N₂發(fā)生還原反應(yīng)，又高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷能傳遞H^＋，故電極反應(yīng)式為N₂＋6H^＋＋6→2NH₃。（3）①由于合成氨是放熱反應(yīng)，故升高溫度時，平衡常數(shù)會減小，即K₁＜4.1×10⁶；②A項中是反應(yīng)混合物成比例，不是保持不變；B項中應(yīng)是3v(NH₃)(正) ＝ 2v(H₂)(逆)；由于合成氨的反應(yīng)前后氣體系數(shù)不等，故容器內(nèi)壓強保持不變說明反應(yīng)混合物的含量保持不變，是平衡狀態(tài)；由于反應(yīng)混合物全部都是氣體且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等，所以混合氣體的密度反應(yīng)前后不變，故D項錯誤。（4）①結(jié)合水解的實質(zhì)，NH₄^＋結(jié)合重水(D₂O)電離出的OD^－生成NH₃·HDO，而D^＋結(jié)合重水(D₂O)生成D₃D^＋；②將pH＝x的氨水與pH＝y(tǒng)的鹽酸（且x＋y＝14）等體積混合后，日眼溶液呈堿性，再結(jié)合溶液中的電荷守恒，得出B項正確。