Question

（Ⅰ）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(nèi)容之一．
（1）以天然氣為原料制H₂是合成氨的一條重要的路線．甲烷的部分氧化，其反應式如下：
①CH₄（g）+1/2O₂ （g）=CO （g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ?molˉ¹
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：
②CH₄（g）+2O₂ （g）=CO ₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-890.3kJ?molˉ¹
③CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO （g）+2H₂（g）△H₃=247.3kJ?molˉ¹
試結(jié)合反應①，確定下面熱化學反應方程式中的△H值
CH₄（g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂（g）△H=    kJ?molˉ¹
（2）恒溫下，向一個2L的密閉容器中充入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)如下表所示：

時間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/	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）希臘亞里斯多德大學的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，分別通入到570℃的電解池中，用高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質(zhì)，金屬鈀多晶薄膜做電極，轉(zhuǎn)化率高達78%．其實驗裝置如右圖．陰極的電極反應式    ．
（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
（Ⅱ） pC類似pH，是指極稀溶液中溶質(zhì)物質(zhì)的量濃度的常用對數(shù)負值，如溶液中某溶質(zhì)的濃度為：1×10ˉ³mol?Lˉ¹，則pC=-lg（1×10ˉ³）=3．某溫度下，H₂CO₃溶液的pC-pH關系如圖．

請回答下列問題：
（1）pH=2～4時，H₂CO₃溶液中主要存在的離子為    ；
（2）求此溫度下H₂CO₃ H⁺+HCO₃ˉ 的電離平衡常數(shù)    ；
（3）能夠抵抗外來少量酸堿的影響、保持自身 pH變化不大的溶液，稱之為緩沖溶液．如濃度均為0.1mol?Lˉ¹的NaHCO₃和Na₂CO₃混合溶液就是一種緩沖溶液，加入少量酸或堿，由于平衡HCO₃ˉH⁺+CO₃²ˉ移動，溶液中H⁺濃度變化不大．根據(jù)上述信息，確定氨水和氯化銨的混和溶液能不能形成緩沖溶液    ．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）、（1）根據(jù)反應能否自發(fā)進行的判據(jù)：△H-T△S＜0反應能自發(fā)進行來判斷；根據(jù)蓋斯定律來計算反應的焓變；
（2）根據(jù)“三行計算法”來確定反應達到化學平衡時氮氣的濃度；
（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；
（Ⅱ）、（1）根據(jù)圖中的內(nèi)容來確定pH=2～4時，H₂CO₃溶液中主要存在的離子；
（2）根據(jù)電離平衡常數(shù)表達式代入數(shù)據(jù)進行計算；
（3）能夠抵抗外來少量酸堿的影響、保持自身pH變化不大的溶液，稱之為緩沖溶液，結(jié)合氨水的電離和銨根離子的水解來判斷．
解答：解：（Ⅰ）、（1）反應CH₄（g）+1/2O₂ （g）=CO （g）+2H₂（g）的△H₁=-35.6kJ?molˉ¹＜0．△S＞0根據(jù)反應能否自發(fā)進行的判據(jù)：△H-T△S可推知該數(shù)值一定是小于0，故反應能自發(fā)進行，能，根據(jù)反應①②③，結(jié)合蓋斯定律，可知反應CH₄（g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂（g）△H=①×2-②×250.3-③×=250.3kJ?mol^-1，故答案為：能；250.3；
（2）根據(jù)反應N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始濃度：0.5    1.3     0
變化濃度：0.1    0.3     0.2
平衡濃度：0.4    1.0     0.2
所以達到平衡時氮氣的濃度是1.0mol/L，故答案為：1.0mol/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(zhì)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，選擇甲基橙能降低滴定誤差，故答案為：A；
（Ⅱ）、（1）根據(jù)某溫度下，H₂CO₃溶液的pC-pH關系圖，可以得出pH=2～4時，H₂CO₃溶液中主要存在的離子為H⁺、HCO₃^-，故答案為：H⁺、HCO₃^-；  
（2）此溫度下H₂CO₃ H⁺+HCO₃^-的電離平衡常數(shù)K==10^-6 mol/L，故答案為：10^-6mol/L；
（3）氨水的電離能產(chǎn)生銨根離子，銨根離子水解能產(chǎn)生一水合氨分子，氨水和氯化銨的混和溶液能夠抵抗外來少量酸堿的影響，保持自身pH變化不大，能形成緩沖溶液，故答案為：能．
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．