Question

【題目】（1）氮的固定是幾百年來科學家一直研究的課題 。

下表列舉了不冋溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分化學平衡常數(shù)K的值：

反應	大氣固氮N2(g)+O2(g)2NO(g)		工業(yè)固氮N2(g)+3H2 (g)2NH3(g)
溫度/℃	27	2000℃	25	400	450
K	3.84×10－31	0.1	5×108	0.507	200

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應屬于_____________ (填“吸熱”或“放熱”反應。

②從平衡視角考慮，工業(yè)固氮應該選擇常溫條件，但實際工業(yè)生產卻選擇500℃左右的高溫，解釋其原因________________________________。

③在一定的溫度和壓強下，把2體積N2和6體積H2充入一容積可變的密閉容器中，發(fā)生如下反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。反應達到平衡后N2的質量分數(shù)為a%，若在相同容器中充入m 摩爾的N2和n 摩爾的H2也能使平衡時N2的質量分數(shù)達到a%，則m 和n 的關系用代數(shù)式表達應為___________。若在一定溫度下的定容密閉容器中發(fā)生上述反應，能說明此反應已達化學平衡狀態(tài)的是________。

A.密度不變 B.混合氣體平均相對分子質量不變

C.V正(N2)= 2v逆(NH3) D.N2的體積分數(shù)不再改變

（2）體積均為10mL，pH均為2的醋酸溶液與一元酸HX溶液分別加水稀釋至1000mL，稀釋過程pH 變化如圖：則HX 的電離平衡常數(shù)_________（填“大于”、“等于”或“小于”）醋酸的電離平衡常數(shù)。稀釋后，HX溶液中水電離出來的c (H+)_______ （填“大于”、“等于”或“小于”）醋酸的溶液中水電離出來的c (H+)，理由是_______________________________________。

（3）已知100℃時，水的離子積常數(shù)為1×10-12，將此溫度下pH=1的H2SO4溶液aL與pH=11的NaOH溶液bL混合，若所得混合液pH=2，則a∶b=________。

Answer 1

【答案】 吸熱 從反應速率角度考慮，高溫更好，從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適 m:n=1:3 B D 大于 大于 HX酸性強于CH3COOH的，稀釋后HX溶液中的c（H+）小于CH3COOH溶液中的c（H+），所以其對水電離的抑制能力也較弱 11：9

【解析】(1) ①由表中大氣固氮的數(shù)據(jù)可知，隨溫度的升高，K值增大，即升溫平衡正向移動，所以該反應是吸熱反應；②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，工業(yè)固氮在常溫下K值很大，但速率很小，所以在高溫下進行以提高反應速率，同時從催化劑的最佳活性溫度考慮，適宜選擇在500℃左右進行；③要滿足要求，則加入的N2和H2的物質的量之比與原來相同，即m：n=1：3；若在定容密閉容器中發(fā)生上述反應，混合氣體的質量不變，容器的體積不變，所以當混合氣體密度()不變時，不能說明反應已達平衡狀態(tài)，則A錯誤；該反應前后氣體的物質的量是減小的，所以混合氣體平均相對分子質量()不變時，反應已達平衡狀態(tài)，則B正確；當正逆反應速率相等時，即2V正(N2)= V逆(NH3)時反應已達平衡狀態(tài)，所以C錯誤；混合氣體各組份的量保持不變時，說明反應已達平衡狀態(tài)，所以D正確。因此正確答案是BD。

(2)由圖象可知一元酸HX在稀釋時，pH的改變比醋酸的大，說明HX的酸性比醋酸的強，因此其電離平衡常數(shù)大于醋酸的電離平衡常數(shù)；稀釋后，HX溶液的pH大于醋酸溶液的pH，即HX溶液中的c(H+)小于醋酸溶液的c(H+)，對水的電離平衡抑制程度前者弱于后者，則HX溶液中水電離出來的c(H+)大于醋酸溶液中水電離出來的c(H+)；

(3)已知100℃時，水的離子積常數(shù)為1×10-12，則pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=0.1mol/L，pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=0.1mol/L，因混合后溶液的pH=2，則c(H+)=0.01mol/L = = ，求得a∶b=11：9。