Question

5．利用氮?dú)�、氫氣在一定條件下生成氨氣這一可逆反應(yīng)來合成氨，是一個(gè)重要的化工反應(yīng)．常用來生產(chǎn)液氨和氨水．
完成下列填空：
（1）如圖表示合成氨時(shí)生成1mol生成物時(shí)的能量變化，E的單位為kJ．請寫出合成氨的熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（E₃-E₁）kJ/molN₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=2（E₁-E₃）或-2（E₃-E₁）kg/mol（熱量用E₁、E₂或E₃表示）．該圖中的實(shí)線與虛線部分是什么反應(yīng)條件發(fā)生了變化？催化劑．
（2）在一定溫度下，若將4amol H₂和2amol N₂放入VL的定容密閉容器中，2分鐘后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則該段時(shí)間用H₂表示的反應(yīng)速率為$\frac{0.025a}{V}$摩爾/（升?秒）．若此時(shí)再向該容器中投入a mol H₂、amol N₂和2amol NH₃，判斷平衡移動(dòng)的方向是正向正向移動(dòng)（填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）．
（3）液氨和水類似，也能電離：2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-，某溫度時(shí)，其離子積K=2×l0^-30．該溫度下：①將少量NH₄Cl固體加入液氨中，K==2×10^-30（填“＜”、“＞”或“=”）；
②將少量金屬鈉投入液氨中，完全反應(yīng)后所得溶液中各微粒物質(zhì)的量大小排列為：c（NH₃）＞c（NH₂^-）＞c（Na⁺）＞c（NH₄⁺）
（4）工廠生產(chǎn)的氨水作肥料時(shí)需要稀釋．用水稀釋0.1mol/L稀氨水時(shí)，溶液中隨著水量的增加而減少的是bc．
a．$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$               
b．$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）/}{c（O{H}^{-}）}$
c．$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$                      
d．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（N{H}_{4}^{+}）}$．

Answer 1

分析 （1）△H=生成物能量和-反應(yīng)物能量和=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和=反應(yīng)物活化能-生成物活化能；催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，據(jù)此解答；
（2）利用三段法計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率及平衡常數(shù)，然后利用Q與K的關(guān)系來分析平衡的移動(dòng)；
（3）①K是溫度的函數(shù)，溫度不變K值不變；
②將少量金屬鈉投入液氨中，2NH₄⁺+2Na=NH₃↑+2Na⁺+H₂↑，導(dǎo)致平衡正向移動(dòng)，所以離子濃度大小關(guān)系為：c（NH₃）＞c（NH₂^-）＞c（Na⁺）＞c（NH₄⁺）；
（4）NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，用水稀釋促進(jìn)電離，平衡正向移動(dòng)，n（NH₃•H₂O）減少，n（NH₄⁺）增加，加水稀釋促進(jìn)一水合氨電離，溶液中c（OH^-）、c（NH₃．H₂O）、c（NH₄⁺）都減小，溫度不變，水的離子積常數(shù)不變，則c（H⁺）增大．

解答 解：（1）據(jù)反應(yīng)圖象，先求出反應(yīng)焓變，△H=反應(yīng)物活化能-生成物活化能=（E₁-E₃）KJ/mol，即可寫出熱化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=2（E₁-E₃）kJ/mol；虛線部分和實(shí)線相比，只是活化能降低了，反應(yīng)物和生成物能量相等，所以，虛線部分是使用了催化劑時(shí)的能量變化圖線，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（E₃-E₁）kJ/mol；催化劑．
（2）由4amolH₂和2amolN₂放入VL的密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則
     　　　　 　N₂+3H₂ ?2NH₃
開始mol/L　 2×$\frac{a}{V}$   4×$\frac{a}{V}$     0
轉(zhuǎn)化mol/L 　 $\frac{a}{V}$     3×$\frac{a}{V}$      2×$\frac{a}{V}$
平衡mol/L 　 $\frac{a}{V}$       $\frac{a}{V}$       2×$\frac{a}{V}$
用H₂表示的反應(yīng)速率為=$\frac{\frac{3a}{V}}{2min}$=$\frac{3a}{2V}$mol/（L•min）=$\frac{0.025a}{V}$mol/（L•s），
K=$\frac{（\frac{2a}{V}）^{2}}{（\frac{a}{V}）^{4}}$=$\frac{4{V}^{2}}{{a}^{2}}$，
若此時(shí)再向該容器中投入amolH₂、amolN₂和2amolNH₃，則濃度分別為：2×$\frac{a}{V}$mol/L； 2×$\frac{a}{V}$mol/L；4×$\frac{a}{V}$mol/L
則Q=${\frac{（\frac{4a}{V}）^{2}}{（\frac{2a}{V}）}}^{4}$=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$＜K，則化學(xué)平衡正向移動(dòng)，
故答案為：$\frac{0.025a}{V}$mol/（L•s）；正向移動(dòng)；
（3）①K是溫度的函數(shù)，溫度不變K值不變，故答案為：=；
②2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-，將少量金屬鈉投入液氨中，2NH₄⁺+2Na=NH₃↑+2Na⁺+H₂↑，平衡正向移動(dòng)，所以離子濃度大小關(guān)系為c（NH₃）＞c（NH₂^-）＞c（Na⁺）＞c（NH₄⁺），
故答案為：=，c（NH₃）＞c（NH₂^-）＞c（Na⁺）＞c（NH₄⁺）；
（4）a．$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$相當(dāng)于比較$\frac{n（N{{H}_{4}}^{+}）}{n（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$，分子增加，分母減小，所以值增大，故a錯(cuò)誤；
 b．$\frac{n（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}{c（O{H}^{-}）}$相當(dāng)于比較$\frac{n（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}{n（O{H}^{-}）}$，分子減小，分母增加，所以值減小，故b正確；
 c．$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$分子減小，分母增加，所以值減小，故c正確；
 d．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$分子增加，分母減小，所以值增大，故d錯(cuò)誤；
故答案為：b、c；

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡標(biāo)志的分析判斷，化學(xué)反應(yīng)速率概念分析應(yīng)用，明確影響化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響因素，弱電解質(zhì)的電離等知識，綜合性較強(qiáng)，難度較大．明確化學(xué)平衡的特征及弱電解質(zhì)電離特點(diǎn)是解本題的關(guān)鍵．