Question

【題目】工業(yè)上利用N2和H2可以實現(xiàn)合成氨氣，而氨又可以進(jìn)一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。請回答下列有關(guān)問題：

(1)已知N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol－1

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1

寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為___________。

(2)在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：

t/K	298	398	498	......
K/(mol/L)2	4.1×106	K1	K2	......

完成下列問題：

①比較K1、K2的大�。�K1___________K2(填“>”、“=”或“<”)；

②在同溫同壓下判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是___________(填序號)；

A.2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆) B.2v(N2) (正)=v(H2) (逆)

C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D.混合氣體的密度保持不變

(3)硝酸工業(yè)的尾氣NO可用于制備NH4NO3，其工作原理如圖。

①其陰極的電極反應(yīng)式為___________。

②常溫下，1LpH=6的NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH－)=___________mol·L－1。

(4)工業(yè)上生產(chǎn)尿素的化學(xué)方程式為：

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)

在T℃，體積為4L的密閉容器中，通入6molNH3和3 mol CO2，反應(yīng)達(dá)到平衡時，c(NH3)=0.5mol·L－1，e(CO2)=0.25mol·L－1。若此時保持T℃和平衡時容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入3molNH3，則此時反應(yīng)的V正___________V逆(填“>”“<”或“=”)。再次平衡后，平衡常數(shù)為___________。

(5)已知Ksp(AgCl)=1.8×10－10，若向50mL0.09mo1·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.10mol·L－1的鹽酸，混合后溶液中的Ag+的濃度為___________mol·L－1。

Answer 1

【答案】4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H＝－905.0 kJ·mol－1 ＞ AD NO＋5e－＋6H＋＝NH4＋＋H2O 10－6 ＜ 16 3.6×10－8

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律書寫氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸氣的熱化學(xué)方程式；

(2) ①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動；

②根據(jù)平衡標(biāo)志判斷；

(3) ①陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；②根據(jù)質(zhì)子守恒：NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH－)= c(H+)；

(4)平衡常數(shù)K= ；根據(jù)Q、K的關(guān)系判斷V正、V逆的關(guān)系；

(5)根據(jù)Ksp(AgCl) =c(Cl－)c(Ag＋)計算Ag+的濃度

(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol－1

②N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1

根據(jù)蓋斯定律①×2－②×2＋③×3得 4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H＝－905.0 kJ·mol－1 ；

(2) ①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，K減小，所以K1＞K2；

②A.2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆) ，正逆反應(yīng)速率比等于系數(shù)比，一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故選A； B.2v(N2) (正)=v(H2) (逆) ，正逆反應(yīng)速率比不等于系數(shù)比，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選B；

C. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在同溫同壓下反應(yīng)，壓強(qiáng)是恒量，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選C；

D.根據(jù) ，在同溫同壓下反應(yīng)，氣體質(zhì)總量不變、容器體積變小，所以密度是變量，混合氣體的密度保持不變，一定平衡，故選D。綜上所述，本小題選AD。

(3) ①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)示意圖，NO在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH4＋,所以陰極反應(yīng)式為NO＋5e－＋6H＋＝NH4＋＋H2O；

②pH=6的NH4NO3溶液中，c(H+)=10－6 mol·L－1，根據(jù)質(zhì)子守恒：NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH－)= c(H+)=10－6 mol·L－1；

(4)平衡常數(shù)K=＝16；同溫同壓下，體積比等于物質(zhì)的量比，設(shè)T℃和平衡時容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入3molNH3，容器體積為VL，，V=8L，此時Q=＝32，Q＞K，反應(yīng)逆向進(jìn)行V正＜V逆；

(5) 向50mL0.09mo1·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.10mol·L－1的鹽酸生成氯化銀沉淀，鹽酸有剩余，剩余c(Cl－)＝(0.05L×0.10mol·L－1－0.05L×0.09mo1·L－1)÷0.1L＝0.005 mo1·L－1； Ksp(AgCl) =c(Cl－)c(Ag＋) ＝1.8×10－10，c(Ag＋) ＝(1.8×10－10)÷0.005 mo1·L－1＝3.6×10－8 mol·L－1。