Question

10．氮族元素包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）：
（1）氮是地球上含量豐富的一種元素，工業(yè)上用N₂和H₂合成NH₃．
①已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
則4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1170.4kJ•mol^-1．
②現(xiàn)將1mol N₂（g）、3mol H₂（g）充入一容積為2L的密閉容器中，在500℃下進行反應，10min時達到平衡，下列說法中正確的是C．

A．圖1甲為用H₂表示的反應速率變化曲線
B．圖1乙表示反應過程中，混合氣體平均相對分子質量為M，混合氣體密度為d，混合氣體壓強為p的變化情況
C．圖1丙的兩個容器中分別發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）．達到化學平衡時，相同組分的濃度相等且兩個反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)
（2）反應PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）△H＞0，在2L密閉容器中放人1molPCl₅，保持一段時間后達到平衡．反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表：

t/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）mol	0	0.16	0.19	0.20	0.20

①若改變溫度使v（逆）增大，平衡正向移動（填“正向”、“逆向”或“不”）；
②該溫度下，該反應的平衡常數(shù)為0.025．
（3）①推斷As元素在周期表中的位置是第四周期VA族．
②已知某砷酸鹽可發(fā)生如下反應：AsO₄^3-+2I^-+2H⁺?AsO₃^3-+I₂+H₂O．某化學興趣小組利用該反應原理設計如圖2所示裝置：C₁、C₂是石墨電極，A中盛有KI和I₂混合溶液，B中盛有Na₃AsO₄和Na₃AsO₃的混合溶液，當連接開關K后，A中溶液顏色逐漸變深，靈敏電流計G的指針向右偏轉．此時C₂上發(fā)生的電極反應式是AsO₄^2-+2H⁺+2e^-=AsO₃^2-+H₂O；一段時間后，當電流計指針回到中間“0”位時，再向B中滴加過量濃NaOH溶液，可觀察到電流計指針向左偏（填“不動”、“向左偏”或“向右偏”）．

Answer 1

分析 （1）①已知：Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1
Ⅱ．N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
Ⅲ．H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，Ⅲ×6+Ⅱ×2-Ⅰ×2可得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l），反應熱也進行相應計算；
②A．用H₂表示的反應速率為一段時間內平均速率，不是即時速率；
B．混合氣體總質量不變，容器容積不變，混合氣體密度為定值，隨反應進行混合氣體總物質的量減小，則平均相對分子質量減小，至平衡時不再變化，壓強也隨反應進行減小，至平衡時不再變化；
C．丙的兩個容器中溫度均相同，分別發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），兩個反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，且為完全等效平衡，平衡時相同組分的濃度相等；
（2）①正反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應移動；
②250s處于平衡狀態(tài)，計算平衡時各組分濃度，代入平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$計算；
（3）①As處于第三周期VA族；
②B中滴加濃鹽酸時發(fā)生AsO₄^3-+2I^-+2H⁺?AsO₃^3-+I₂+H₂O，A中C₁棒為負極，發(fā)生2I^--2e^-=I₂，C₂為正極發(fā)生還原反應，電極反應為AsO₄^2-+2H⁺+2e^-=AsO₃^2-+H₂O，靈敏電流計G的指針向右偏轉，說明指針偏向電流流入方向，向B中滴加過量濃NaOH溶液，發(fā)生AsO₃^3-+I₂+2OH^-?AsO₄^3-+2I^-+H₂O，C₂棒為負極，電子由負極流向正極，導線中電流由左向右．

解答 解：（1）①已知：Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1
Ⅱ．N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
Ⅲ．H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，Ⅲ×6+Ⅱ×2-Ⅰ×2可得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l），△H=
6×（-285.8kJ•mol^-1）+2×180kJ•mol^-1-2×（-92.2kJ•mol^-1）=-1170.4kJ•mol^-1，
故答案為：-1170.4kJ•mol^-1；
②A．用H₂表示的反應速率為一段時間內平均速率，不是即時速率，而圖甲中為即時速率，故A錯誤；
B．混合氣體總質量不變，容器容積不變，混合氣體密度為定值，隨反應進行混合氣體總物質的量減小，則平均相對分子質量減小，至平衡時不再變化，壓強也隨反應進行減小，至平衡時不再變化，故B錯誤；
C．丙的兩個容器中溫度均相同，分別發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），兩個反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，且為完全等效平衡，平衡時相同組分的濃度相等，故C正確，
故選：C；
（2）①正反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應移動，故答案為：正向；
②250s處于平衡狀態(tài)，平衡時PCl₃為0.2mol，則：
           PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
起始量（mol）：1        0          0
變化量（mol）：0.2      0.2        0.2
平衡量（mol）：0.8      0.2        0.2
平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$=$\frac{\frac{0.2}{2}×\frac{0.2}{2}}{\frac{0.8}{2}}$=0.025，
故答案為：0.025；
（3）①As處于第四周期VA族，故答案為：第四周期VA族；
②B中滴加濃鹽酸時發(fā)生AsO₄^3-+2I^-+2H⁺?AsO₃^3-+I₂+H₂O，A中C₁棒為負極，發(fā)生2I^--2e^-=I₂，C₂為正極發(fā)生還原反應，電極反應為：AsO₄^2-+2H⁺+2e^-=AsO₃^2-+H₂O，靈敏電流計G的指針向右偏轉，說明指針偏向電流流入方向，向B中滴加過量濃NaOH溶液，發(fā)生AsO₃^3-+I₂+2OH^-?AsO₄^3-+2I^-+H₂O，C₂棒為負極，電子由負極流向正極，導線中電流由左向右，可觀察到電流計指針向左偏，
故答案為：AsO₄^2-+2H⁺+2e^-=AsO₃^2-+H₂O；向左偏．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應熱計算、原電池等，（3）中注意根據(jù)平衡移動原理分析發(fā)生的反應，難度中等．