Question

氮元素可以形成多種氫化物，如NH₃、N₂H₄等．
（1）據(jù)報(bào)道，2016年中國(guó)將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，并發(fā)射“神舟十一號(hào)”載人飛船和“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船，與“天宮二號(hào)”交會(huì)對(duì)接．火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N₂H₄）作燃料，N₂O₄作氧化劑．
已知：N₂g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.7kJ．mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ．mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ．mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ．mol^-1
寫(xiě)出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氨氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）工業(yè)上以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下所示：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
②已知原料氣中的氨碳比[

n(NH3)

n(CO2)

]為x，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為a，在一定溫度和壓強(qiáng)下，a與x的關(guān)系如下圖所示．a(chǎn)隨著x的增大而增大的原因是

 

．圖中A點(diǎn)處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）①在氨水加水稀釋的過(guò)程中，NH₃．H₂O的電離程度

 

（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），

c(N H + 4 )

c(NH3?H2O)?c(H +)

的值

 

．
②室溫下，amol?L^-1的（NH₄）₂SO₄溶液的pH=5，原因是

 

（用離子方程式表示），該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（用含a的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專(zhuān)題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷反應(yīng)吸熱放熱；
②增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行；依據(jù)x含義和圖象數(shù)據(jù)分析結(jié)合化學(xué)方程式換算氨氣轉(zhuǎn)化率；
（3）①弱電解質(zhì)加水稀釋促進(jìn)電離，溫度不變平衡常數(shù)不變；
②NH₄⁺水解導(dǎo)致硫酸銨溶液顯酸性，氨氣與酸反應(yīng)得到銨鹽，某（NH₄）₂SO₄水溶液的pH=5，依據(jù)水解平衡常數(shù)列式計(jì)算；

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.7kJ．mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ．mol^-1
③N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ．mol^-1
④2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ．mol^-1
依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算，③×2-[②+④+①]得到氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氨氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）?3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol^-1；
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）?3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol^-1；
（2）①平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；      
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），圖象分析判斷，增大氨氣濃度平衡正向進(jìn)行，從而提高CO₂的轉(zhuǎn)化率；   
A點(diǎn)處x=3，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為3，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為63%，假設(shè)氨氣為3mol，二氧化碳為1mol，則反應(yīng)的二氧化碳為0.63mol，
依據(jù)化學(xué)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反應(yīng)的氨氣為1.26mol，
NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率=

1.26mol

3mol

×100%=42% 
故答案為：c（NH₃）增大，平衡正向移動(dòng)，從而提高CO₂的轉(zhuǎn)化率：42%；
（3）①在氨水加水稀釋的過(guò)程中，NH₃．H₂O的電離程度增大，溫度不變電離平衡常數(shù)不變，水的離子積常數(shù)不變，

c(NH4+)

c(NH3?H2O)c(H+)

=

c(NH4+)c(OH-)

c(NH3?H2O)c(H+)c(OH-)

=

Ka

Kw

，所以稀釋過(guò)程中比值不變；
故答案為：增大，不變；
②NH₄⁺水解導(dǎo)致硫酸銨溶液顯酸性，水解方程式為NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，氨氣與酸反應(yīng)得到銨鹽，故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
某（NH₄）₂SO₄水溶液的pH=5，溶液中c（H⁺）=10^-5，平衡常數(shù)K=

10-5(10-5-10-9)

2a-(10-5-10-9)

=

1×10-10

2a-1×10-5

故答案為：

1×10-10

2a-1×10-5

；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了是書(shū)寫(xiě)方法和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，弱電解質(zhì)電離平衡和鹽類(lèi)水解的分析判斷，影響平衡的因素分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．