Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究NH₃的性質(zhì)具有重要意義．請(qǐng)回答下列問題：
（1）氨氣構(gòu)成燃料電池．其電池反應(yīng)原理為4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．則電解質(zhì)溶液應(yīng)該顯

 

（填“酸性”“中性”或“堿性”）．正極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）25℃時(shí)．將amol?L^-1的氨水與0.1mol?L^-1的鹽酸等體積混合．
    ①當(dāng)溶液中離子濃度關(guān)系滿足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）時(shí)．則反應(yīng)的情況可能為

 

．
     a．鹽酸不足．氨水剩余    b．氨水與鹽酸恰好完全反應(yīng)    c．鹽酸過量
    ②當(dāng)溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）時(shí)．用含含a的代數(shù)式表示NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

 

．
（3）在0.5L恒容密閉容器中，一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=bkJ?mol^-1其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如表：

溫度/℃	200	300	400
K	1.0	0.86	0.5

①寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式：

 

，b

 

（填“大于”“小于”或“等于”）0．
②400℃時(shí)，測得某時(shí)刻氨氣、氮?dú)�、氫氣的物質(zhì)的量分別為3mol、2mol、1mol時(shí)，此時(shí)刻該反應(yīng)的v_正（N₂）

 

（填“大于”“小于”或“等于”）v_逆（N₂）．
（4）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ?mol^-1
          ②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
寫出氨高溫催化氧化的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，應(yīng)用堿性電解質(zhì)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2））①溶液中離子濃度關(guān)系滿足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）時(shí)，由電荷守恒可知c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈堿性性，結(jié)合選項(xiàng)根據(jù)反應(yīng)物量的關(guān)系判斷溶液酸堿性；
②根據(jù)電荷守恒判斷溶液中氫離子與氫氧根離子濃度的相對(duì)大小，進(jìn)而判斷溶液的酸堿性；
溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根據(jù)溶液的pH值計(jì)算溶液中c（OH^-），根據(jù)氯離子濃度計(jì)算c（NH₄⁺），利用物料守恒計(jì)算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的電離常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（3）①K=

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

；升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
②根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷平衡移動(dòng)方向，從而確定正逆反應(yīng)速率相對(duì)大小；
（4）根據(jù)蓋斯定律書寫．

解答： 解：（1）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)呈堿性，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：堿性；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
（2）①溶液中離子濃度關(guān)系滿足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）時(shí)，由電荷守恒可知c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈堿性，
a．鹽酸不足，氨水剩余，為氯化銨與氨水的混合溶液，一水合氨的電離程度大于銨根離子水解程度，所以混合溶液呈堿性，故正確；
b．氨水與鹽酸恰好完全反應(yīng)，為氯化銨溶液，銨根離子水解，溶液呈酸性，故b錯(cuò)誤；
c．鹽酸過量，溶液為氯化銨、鹽酸的混合溶液，溶液呈酸性，故c錯(cuò)誤；
故選：a；
②溶液中存在電荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×0.1mol?L^-1=0.05mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

×amol?L^-1-0.05mol?L^-1=（0.5a-0.05）mol/L，NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

10-7×0.05

0.5a-0.05

=

10-8

a-0.1

，
故答案為：

10-8

a-0.1

；
（3）①K=

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

；升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，則焓變小于0，
故答案為：

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

；小于；
②濃度商=

( 3 0.5 )2

( 2 0.5 )．( 1 0.5 )3

=

36

4×8

=

9

8

＞0.5，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以v_正（N₂）小于v_逆（N₂），故答案為：小于；
（4）①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ?mol^-1
      ②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
將方程式①+②×2得4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=（-1266.8kJ?mol^-1）+2（+180.5kJ?mol^-1）=-905.8 kJ?mol^-1，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8 kJ?mol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理、蓋斯定律、化學(xué)平衡等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)燃料電池正負(fù)極得失電子、蓋斯定律、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響等知識(shí)點(diǎn)來分析解答即可，難點(diǎn)是計(jì)算一水合氨的電離平衡常數(shù)，根據(jù)公式分析解答，難度中等．