Question

氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應用是當前的重要研究內容之一．
（1）現(xiàn)代工業(yè)以天然氣為原料，采用甲烷部分氧化法制H₂，其反應式為：
CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ．mol^-1…①
試判斷常溫下，上述反應能否自發(fā)進行：

 

（填“能”或“否”）．
有研究認為甲烷部分氧化的機理為：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-890.3kJ?mol^-1…②
CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=247.3kJ?mol^-1…③
試結合反應①確定下面熱化學反應方程式中的△H：
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）恒溫下，向一個2L的密閉容器中充人1mol N₂和2.6mol H₂，反應過程中對NH₃的濃度進行檢測，得到的數(shù)據(jù)如表所示．

時間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/（mol．L-l）	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此條件下，該反應達到化學平衡時，氮氣的濃度為

 

．
（3）希臘亞里士多德大學的Marmellos和Stoukides用一種特殊的電解方法合成氨，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通人到570 0tC的電解池中，用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質，金屬鈀多晶薄膜做電極，轉化率高達78%．其實驗裝置如圖．陰極的電極反應式為：

 

．
（4）用標準鹽酸標定某氨水的濃度時應該選擇下列哪種指示劑最好？

 

．
A．甲基橙        B．石蕊       C．酚酞．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素

專題：

分析：（1）反應的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定，若△H＜0，△S＞0，則一定能自發(fā)進行，若△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)進行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，則可以自發(fā)進行，是否自發(fā)和溫度有關．用蓋斯定定律進行反應熱的計算，如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱是相同的；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)判斷平衡時氨氣濃度為0.20mol/L，結合起始量，利用活性平衡三段式列式計算平衡濃度；
（3）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應；
（4）用標準鹽酸標定某氨水的濃度時應該選擇甲基橙來作為指示劑．

解答： 解：（1）在CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ/mol中，在化學反應中若△H＜0，△S＞0，則一定能自發(fā)進行，若△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)進行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，則可以自發(fā)進行，是否自發(fā)和溫度有關．而該反應的△S＞0，△H＜0所以反應一定能自發(fā)，
用蓋斯定定律進行反應熱的計算，如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱是相同的．通過分析，
目標反應的△H=（4△H₁-△H₂-△H₃）÷2=[-35.6kJ/mol×4-（-890.3kJ/mol）-247.3kJ/mol]÷2=+250.3kJ/mol，
故答案為：能；+250.3kJ/mol；
（2）圖表數(shù)據(jù)判斷平衡時氨氣濃度為0.20mol/L，物質的量為0.20mol/L×2L=0.40mol，結合起始量，利用活性平衡三段式列式計算平衡濃度
                  N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol）     1  2.6   0
變化量（mol）    0.2  0.6  0.4
平衡量（mol）    0.8  2    0.4
得到平衡后物質濃度c（N₂）=0.4mol/L；
故答案為：0.4mol/L；
（3）在電解池中，陰極發(fā)生得電子的還原反應，在酸性介質下，氮氣得電子的過程為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）用標準鹽酸標定某氨水的濃度時，二者恰好反應生成的氯化銨顯酸性，而甲基橙的變色范圍為3.1-4.4，選擇甲基橙能降低滴定誤差，
故答案為：A．

點評：本題考查角度廣，綜合性將強，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．要充分利用數(shù)據(jù)判斷平衡和計算平衡濃度．