Question

（1）已知：O₂（g）═O₂⁺（g）+e^-△H₁=+1175.7kJ?mol^-1
PtF₆（g）+e^-═PtF₆^-（g）△H₂=-771.1kJ?mol^-1
O₂⁺PtF₆^-（s）═O₂⁺（g）+PtF₆^-（g）△H₃=+482.2kJ?mol^-1
則反應：O₂（g）+PtF₆（g）═O₂⁺PtF₆^-（s）的△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）如圖甲為合成氨反應在使用相同的催化劑，不同溫度和壓強條件下進行反應，初始時N₂和H₂的體積比為1：3時的平衡混合物中氨的體積分數(shù)：

①在一定的溫度下，向體積不變的密閉容器中充入氮氣和氫氣發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系的壓強保持不變
b．混合氣體的密度保持不變
c．N₂和H₂的體積比為1：3
d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
②分別用v_A（NH₃）和v_B（NH₃）表示從反應開始到平衡狀態(tài)A、B時的反應速率，則v_A（NH₃）

 

v_B（NH₃）（填“＞”、“＜”或“=”），該反應的平衡常數(shù)k_A

 

k_B（填“＞”、“＜”或“=”），在250℃、1.0×10⁴kPa下達到平衡，H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

（計算結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）．
（3）如圖乙所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅，a極電極反應方程式為

 

，若電鍍結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化了25.6g（溶液中硫酸銅有剩余），則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷

 

L（標準狀況下）．
（4）25℃時，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液呈酸性，向該溶液中加入bL氨水后溶液呈中性，則所加氨水的濃度為

 

mol/L（用含a、b的代數(shù)式表示，NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)為K_b=2×10^-5）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）利用蓋斯定律解答，從待求反應出發(fā)，分析待求反應中的反應物和生成物在已知反應中的位置，通過相互加減可得；
（2）①達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各個組分的濃度不隨時間的改變而改變，據(jù)此確定是否達到平衡；
②增大壓強，化學反應速率加快，根據(jù)體積分數(shù)結(jié)合三行式計算即可；
（3）甲烷堿性燃料電池中，消耗氫氧化鉀，鐵棒上鍍銅，陰極上的電極反應是：Cu²⁺+2e^-=Cu，根據(jù)電極反應結(jié)合電子守恒來計算；
（4）NH₄NO₃溶于水，銨根離子水解導致溶液呈酸性，即NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，c（NH₄⁺）=c（3）銨根離子水解導致溶液顯示酸性，根據(jù)溶液中的電荷守恒結(jié)合溶液顯示中性的條件以及電離平衡常數(shù)表達式來計算．

解答： 解：（1）①O₂（g）=O₂⁺（g）+e^-△H₁=+1175.7kJ?mol^-1
②PtF₆（g）+e^-=PtF₆^-（g）△H₂=-771.1kJ?mol^-1
③O₂PtF₆（S）=O₂⁺（g）+PtF₆^-（g）△H₃=+482.2kJ?mol^-1
據(jù)蓋斯定律，①+②-③得：O₂（g）+PtF₆（g）=O₂PtF₆（s）△H=-77.6 kJ?mol^-1，
故答案為：-77.6；
（2）①a．氮氣氫氣合成氨氣的反應是反應前后系數(shù)和減小的反應，體系的壓強保持不變，證明達到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、混合氣體的質(zhì)量在前后是守恒的，體積不變，密度始終保持不變，所以密度不變化學反應不一定平衡，故b錯誤；
c、N₂和H₂的體積比為1：3，化學反應不一定平衡，故c錯誤；
 d．混合氣體質(zhì)量前后是守恒的，物質(zhì)的量變化，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量會變化，當M不變，證明達到了平衡，故d正確．
故選：ad；
 ②增大壓強，化學反應速率加快，根據(jù)圖示內(nèi)容知道，B的壓強較大，所以v_A（NH₃）＜v_B（NH₃），合成氨的反應是放熱的，所以溫度升高，速率加快，反應的平衡常數(shù)減小，因為A點溫度低，所以k_A＞k_B，在250℃、1.0×10⁴kPa下達到平衡，氨氣的體積分數(shù)是50%，則設(shè)N₂的轉(zhuǎn)化量為x，
               N₂+3H₂?2NH₃，
     初始量：1  3    0
     變化量：x   3x   2x
     平衡量：1-x   3-3x    2x

2x

1-x+3-3x+2x

=50%，解得x=

2

3

，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

2 3 ×3

3

×100%=66.67%，故答案為：＜；＞；66.67%；
（3）甲烷燃料電池中，消耗氫氧化鉀，所以pH變小，裝置Ⅱ中實現(xiàn)鐵棒上鍍銅，陰極上的電極反應是：Cu²⁺+2e^-=Cu，質(zhì)量變化了25.6g即生成銅0.4mol，則電子轉(zhuǎn)移了0.8mol，裝置Ⅰ燃料做負極，負極a極反應為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，轉(zhuǎn)移0.8mol電子，會消耗甲烷0.1mol，即2.24L，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2.24；
（4）NH₄NO₃溶于水，銨根離子水解導致溶液呈酸性，即NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=

a

b

mol/L，氨水的Kb=

c(NH 4 +)?c(OH -)

c(NH3?H 2O)

=2.0×10^-5，
當溶液顯示中性時，c（OH^-）=10^-7mol/L，所以

a

200b

mol/L，故答案為：

a

200b

．

點評：本題涉及電化學、熱化學、化學反應速率和平衡的影響因素等知識，注意知識的歸納和整理是關(guān)鍵，綜合性強，難度大．