Question

（2011?嘉興模擬）（Ⅰ）氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究?jī)?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(yīng)式如下：
①CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ?mol^-1
試判斷常溫下，上述反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行

能

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

250.3

kJ?mol^-1
（2）恒溫下，向一個(gè)2L的密閉容器中充入1mol N₂和2.6mol H₂，反應(yīng)過程中對(duì)NH₃的濃度進(jìn)行檢測(cè)，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

時(shí)間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/（mol?L-1）	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此條件下，該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，氮?dú)獾臐舛葹?!--BA-->

0.4mol/L

．
（3）希臘亞里斯多德大學(xué)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?dú)�，分別通入到570℃的電解池中，用高質(zhì)子導(dǎo)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(dá)78%．其實(shí)驗(yàn)裝置如右圖．陰極的電極反應(yīng)式

N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃

．
（4）用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸標(biāo)定某氨水的濃度時(shí)應(yīng)該選擇下列哪種指示劑最好

A

．
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(duì)數(shù)負(fù)值，如溶液中某溶質(zhì)的濃度為：1×10^-3mol?L^-1，則pC=-lg（1×10^-3）=3．某溫度下，H₂CO₃溶液的pC-pH關(guān)系如圖．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）pH=2～4時(shí)，H₂CO₃溶液中主要存在的離子為

H⁺、HCO₃^-

；
（2）求此溫度下H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-的電離平衡常數(shù)

10^-6mol/L

；
（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?L^-1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HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-移動(dòng)，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

能

．

Answer 1

分析：（Ⅰ）、（1）根據(jù)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)：△H-T△S＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行來判斷；根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)的焓變；
（2）根據(jù)“三行計(jì)算法”來確定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛龋?br />（3）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（4）用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸標(biāo)定某氨水的濃度時(shí)應(yīng)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(shí)，H₂CO₃溶液中主要存在的離子；
（2）根據(jù)電離平衡常數(shù)表達(dá)式代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(yīng)CH₄（g）+

1

2

O₂ （g）=CO （g）+2H₂（g）的△H₁=-35.6kJ?molˉ¹＜0．△S＞0根據(jù)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)：△H-T△S可推知該數(shù)值一定是小于0，故反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，能，根據(jù)反應(yīng)①②③，結(jié)合蓋斯定律，可知反應(yīng)CH₄（g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂（g）△H=①×2-②×

1

2

-③×

1

2

=250.3kJ?mol^-1，故答案為：能；250.3；
（2）根據(jù)反應(yīng)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(dá)到平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛仁?.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(yīng)，在酸性介質(zhì)下，氮?dú)獾秒娮拥倪^程為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸標(biāo)定某氨水的濃度時(shí)，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(guān)系圖，可以得出pH=2～4時(shí)，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=

c(H+)?c(HCO3-)

c(H2CO3)

=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(diǎn)評(píng)：本題考查角度廣，綜合性將強(qiáng)，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度大．