Question

氫氣和氨氣都屬于無碳清潔能源．
（1）氨在空氣中燃燒，生成水和氮氣．已知：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kL?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kL?mol^-1
則氨在空氣中燃燒生成液態(tài)水和氮氣時的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）研究表明工業(yè)上合成氨反應(yīng)（N₂+3H₂

催化劑

高溫高壓

2NH₃）在25℃、400的平衡常數(shù)分別為5x10⁵和200．
①合成氨選擇400℃-500℃的原因是

 

．
②在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，表中為各物質(zhì)在不同時刻的濃度．

時間/min	c（N2）mol?L-1	c（H2）mol?L-1	c（NH3）mol?L-1
0	0.6	1.8	0
5	0.48	X	0.24
10	0.26	0.78	0.68

0-5min，的平均反應(yīng)速率V H1=

 

．反應(yīng)在5分鐘時，條件發(fā)生了改變，改變的條件可能是

 

（填序號）．
a．使用催化劑        b．降低溫度
c．增加氫氣的濃度    d．分離出NH₃
（3）在-50℃時，液氨中存在電離平衡2NH₃（l）?NH

+ 4

+NH

- 2

，離子積常數(shù)K=c（NH

+ 4

）?c（NH

- 2

）．若一定條件下，平衡時c（NH

- 2

）=1×10^-15mol?al^-1，下列說法正確的是

 

．
a．在液氨中加入NaNH₂，液氨的離子積常數(shù)增大
b．此溫度下液氨的離子積常數(shù)為1×10^-30
e．液氨在-50℃的電離程度比常溫下純水的大．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題,化學(xué)反應(yīng)速率專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律進行判斷；
（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越快，再結(jié)合催化劑活性進行分析；
②先計算氮氣的反應(yīng)速率，再根據(jù)氮氣和氫氣之間的關(guān)系計算氫氣的反應(yīng)速率；先計算5min時氫氣的濃度，根據(jù)氮氣、氫氣和氨氣濃度變化確定反應(yīng)條件；
（3）a．離子積常數(shù)只與溫度有關(guān)；
b．K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）；
c．根據(jù)水的電離程度確定液氨的電離程度．

解答： 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-572kJ?mol^-1②
將方程式②×3-①×2得目標(biāo)方程式，4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2kJ?mol^-1，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2kJ?mol^-1；
（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越大，且在400～500℃時催化劑活性最大，所以選擇400～500℃，
故答案為：加快反應(yīng)速率，催化劑活性最大；
②0～5min，N₂的平均反應(yīng)速率v（N₂）=

(0.6-0.48)mol/L

5min

=0.024mol/（L．min），v（H₂）=3v（N₂）=0.072mol/（L．min），
5-10min，氮氣濃度的改變量大于前5min的改變量，說明反應(yīng)速率增大，氮氣的濃度在逐漸降低而反應(yīng)速率在增大，那么改變的條件只能是加入催化劑，故選a，
故答案為：0.072mol/（L．min）；a；
 （3）a．離子積常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，離子積常數(shù)不變，故a錯誤；
b．此溫度下c（NH₄⁺）=c（NH₂^-）=1×10^-15mol?L^-1，K=K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）=1×10^-15×1×10^-15=1×10^-30，故b正確；
c．常溫下，kw=×10^-14，液氨在-50℃的電離常數(shù)K=1×10^-30，故液氨的電離程度比常溫下純水的小，故c錯誤；
故選b．

點評：本題考查蓋斯定律、化學(xué)平衡等知識點，會運用知識遷移的方法解答（3），難度不大．