Question

【題目】氨氣在科研、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。

（1）在三個(gè)1L的恒容密閉容器中，分別加入0.1mol N2和0.3mol H2發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH1＜0，實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c（N2）隨時(shí)間（t）的變化如圖所示（T表示溫度）。

①實(shí)驗(yàn)Ⅲ在前10分鐘內(nèi)N2平均反應(yīng)速率v（N2）=_________________________；（寫出計(jì)算過(guò)程）

②與實(shí)驗(yàn)Ⅱ相比，實(shí)驗(yàn)Ⅰ、實(shí)驗(yàn)Ⅲ分別采用的實(shí)驗(yàn)條件可能為_____________、__________________。

（2）常溫下NH4＋（aq）+H2O（l）NH3H2O（aq）+H＋（aq）的化學(xué)平衡常數(shù)為5.55×10－10mol·L-1，則NH3H2O的電離平衡常數(shù)K=______________________（保留三位有效數(shù)字）。

（3）常溫下，將1mL pH均為11的氨水與NaOH溶液分別加水稀釋，請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫出兩溶液的pH隨體積稀釋倍數(shù)的變化曲線______________（加必要標(biāo)注）。

（4）工業(yè)上用NH3消除NO污染。在一定條件下，已知每還原1molNO，放出熱量120kJ，請(qǐng)完成下列熱化學(xué)方程式： NO(g)＋ NH3(g)＝ N2(g)＋______(g) ΔH2＝__________________。

Answer 1

【答案】v(N2)= Δ c (N2) /Δt=(0.10-0.06 )mol·L-1/10min=0.004(或4×10-3) mol·L-1·min-1 升高溫度 使用催化劑 1.80×10-5mol·L-1 6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g) 或者3NO(g)＋2NH3(g)＝5/2N2(g)＋3H2O(g) －720 kJ/mo1或者－360 kJ/mo1；

【解析】

（1）①從圖像可以看出10分鐘內(nèi)氮?dú)獾淖兓�量，因此反�?yīng)速率v（N2）=Δ c (N2) /Δt=(0.10-0.06)mol·L-1/10min=0.004(或4×10-3) mol·L-1·min-1 ；

②與實(shí)驗(yàn)II相比，曲線I更快達(dá)到平衡，但氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率要低，而該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此改變的條件應(yīng)該是升高了反應(yīng)的溫度；與實(shí)驗(yàn)II相比，曲線III反應(yīng)速率也更快達(dá)到平衡，但是平衡轉(zhuǎn)化率相同，因此改變的條件應(yīng)該是加入了催化劑；

（2）已知的反應(yīng)式為NH4＋ 的水解平衡式，該反應(yīng)式可以由水的電離平衡式和氨水的電離平衡式結(jié)合而得，因此現(xiàn)在要求氨水的電離平衡，只要用水的電力平衡式H2O（l）H＋（aq）+OH-（aq）減去已知的水解平衡式即可，相應(yīng)的平衡常數(shù)K(NH3H2O)=Kw/Kh=1×10－14 /5.55×10－10 =1.80×10－5mol·L-1 ；

（3）pH相同的弱堿和強(qiáng)堿溶液稀釋，前階段強(qiáng)堿溶液的pH值等倍數(shù)的降低，弱堿溶液邊稀釋邊電離pH降低比強(qiáng)堿要慢，后階段稀釋接近無(wú)限稀釋，因此溶液的pH值均不再等倍數(shù)降低，而是無(wú)限的接近7，但是堿溶液始終是堿溶液，pH值不能等于7。因此曲線如圖所示。

（4）用氨氣做還原劑還原污染物NO，此處氨氣中N的化合價(jià)由-3→0價(jià)，NO中N的化合價(jià)由+2→0價(jià)，因此根據(jù)得失電子守恒配平方程式為6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g)，方程式中NO的系數(shù)是6，表示還原NO為6mol，因此熱效應(yīng)ΔH2＝6×120kJ=720kJ/mol。由于熱化學(xué)方程式中系數(shù)可以是分?jǐn)?shù)，因此答案也可以是3NO(g)＋2NH3(g)＝5/2N2(g)＋3H2O(g) ΔH2＝－360 kJ/mo1。