Question

【題目】I.工業(yè)上可由氫氣、氮氣合成氨氣，溶于水形成氨水。鹽酸和氨水是實驗室常見的電解質溶液。一定溫度下，向2L 密閉容器中加入N2(g)和H2(g)，發(fā)生反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）， NH3物質的量隨時間的變化如右圖所示。

（1）0~2 min 內(nèi)的平均反應速率 v(H2)=___________。

（2）該溫度下，反應 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）的平衡常數(shù)表達式K=______。其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表：

T/ ℃	25	125	225
平衡常數(shù) K	4×106	K1	K2

試判斷K1________K2（填寫“>”“=”或“<”）。

（3）下列能說明合成氨反應已達到平衡狀態(tài)的是______（填字母）（反應是在固定體積的密閉容器中進行的）

a．3v(N2) = v(H2)

b．容器內(nèi)壓強保持不變

c．混合氣體的密度保持不變

d．25℃時，測得容器中c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1

II.常溫下，某同學將鹽酸與氨水等體積混合，兩種溶液的濃度和混合后所得溶液的pH 如下表。

實驗編號	氨水濃度/mol·L-1	鹽酸濃度/mol·L-1	混合溶液 pH
①	0. 2	0.2	pH＝x
②	c	0.2	pH＝7

請回答：

（4）①中所得混合溶液， pH_______7（填“>”“<”或“＝”）。

②中 c___0.2（填“>”“<”或“＝”），所得混合溶液中各離子濃度大小關系為_____________。

（5）請你再設計一個能證明一水合氨是弱電解質的方案。_____________。

【答案】 0.375 mol/(L·min) [NH3]2/[N2][H2]3 > bd < > [Cl-]= [NH4+]> [H+]= [OH-] 測量 0.1mol/L 氨水的 pH，pH小于13 等

【解析】試題分析：I.（1）根據(jù) 計算反應速率；（2）根據(jù)平衡常數(shù)的定義書寫平衡常數(shù)表達式；反應 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動；（3）根據(jù)平衡狀態(tài)的特征分析；II. （4）①等濃度、等體積的鹽酸和氨水混合，恰好反應生成氯化銨，氯化銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解；②若等濃度、等體積的鹽酸和氨水混合，溶液呈酸性，要使pH＝7，則氨水的物質的量大于鹽酸；根據(jù)電荷守恒分析離子濃度關系；（5）根據(jù)弱電解質部分電離或弱堿陽離子能水解設計方案；

解析：I.（1）2min內(nèi)生成1mol氨氣，則消耗氫氣1.5mol， = 0.375 mol/(L·min)；（2）根據(jù)平衡常數(shù)的定義，平衡常數(shù)K= ；反應 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小，所以K1>K2；（3）a．任意時刻速率比都等于系數(shù)比，所以3v(N2) = v(H2)不一定平衡，故a錯誤； b．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，氣體物質的量是變量，所以壓強是變量，容器內(nèi)壓強保持不變一定達到平衡狀態(tài)，故b正確；c．根據(jù)，氣體密度是恒量， 混合氣體的密度保持不變不一定平衡，故c錯誤；d．25℃時K=4×106，容器中c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1， ，Q=K，反應一定達到平衡狀態(tài)，故d正確。

II. （4）①等濃度、等體積的鹽酸和氨水混合，恰好反應生成氯化銨，氯化銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解 ，所以溶液呈酸性pH<7；②若等濃度、等體積的鹽酸和氨水混合，溶液呈酸性，要使pH＝7，則氨水的物質的量大于鹽酸，所以c>0.2；根據(jù)電荷守恒，[Cl-]+[OH-]= [NH4+]+ [H+]，溶液呈中性，[OH-]= [H+]，所以離子濃度關系為[Cl-]= [NH4+]> [H+]= [OH-]；（5）測量 0.1mol/L 氨水的 pH，pH小于13 ，能證明一水合氨部分電離是弱電解質；

點睛：同濃度、同體積的一元強酸與一元弱堿混合，溶液呈酸性；同濃度、同體積的一元弱酸與一元強堿混合，溶液呈堿性；同濃度、同體積的一元強酸與一元強堿混合，溶液呈中性。

【題型】綜合題
【結束】
23

【題目】為了探究鐵、銅及其化合物的性質，某同學設計并進行了下列兩組實驗。

實驗一：

已知：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)

（1）虛線框處宜選擇的裝置是________(填“甲”或“乙”)；實驗時應先將螺旋狀銅絲加熱，變黑后再趁熱迅速伸入所制得的純凈氫氣中，觀察到的實驗現(xiàn)象是______________________。

（2）實驗后，為檢驗硬質玻璃管中的固體是否含＋3價的鐵元素，該同學取一定量的固體并用一定濃度的鹽酸溶解，滴加_______溶液（填試劑名稱或化學式），沒有出現(xiàn)血紅色，說明該固體中沒有＋3價的鐵元素。請你判斷該同學的結論是否正確并說明理由_________________。

實驗二：

綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵，為測定綠礬中結晶水含量，將石英玻璃管（帶兩端開關K1和K2（設為裝置A）稱重，記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A 稱重，記為m2 g，B為干燥管。按下圖連接好裝置進行實驗。

實驗步驟如下：（1）________，（2）點燃酒精燈，加熱，（3）______，（4）______，（5）______，

（6）稱量A， 重復上述操作步驟，直至 A 恒重，記為m3 g。

（3）請將下列實驗步驟的編號填寫在對應步驟的橫線上

a．關閉 K1 和 K2 b．熄滅酒精燈 c．打開 K1 和 K2 緩緩通入 N2 d．冷卻至室溫

（4）必須要進行恒重操作的原因是_________________。

（5）已知在上述實驗條件下，綠礬受熱只是失去結晶水，硫酸亞鐵本身不會分解， 根據(jù)實驗記錄，

計算綠礬化學式中結晶水數(shù)目 x=__________________（用含 m1、 m2、 m3的列式表示）。

Answer 1

【答案】 乙 銅絲由黑變紅 硫氰化鉀或 KSCN 不正確，因為鐵過量時： Fe＋2Fe3+→3Fe2+ c b d a 確保綠礬中的結晶水已全部失去

【解析】試題分析：實驗一：（1）鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和氫氣，虛線框中的裝置是用氫氣還原氧化銅的裝置，根據(jù)氫氣的密度比空氣小分析；氧化銅被氫氣還原為銅單質；（2）Fe3+能使KSCN溶液變成血紅色；單質鐵能把Fe3+還原為Fe2+；

實驗二：（3）由于裝置中含有空氣，空氣能氧化硫酸亞鐵，所以加熱前要排盡裝置中的空氣，利用氮氣排出空氣，為使生成的水蒸氣完全排出，應該先熄滅酒精燈再關閉K1 和 K2；冷卻后再稱量；（4）進行恒重操作可以確保綠礬中的結晶水已全部失去；（5）根據(jù)題意，生成硫酸亞鐵是 ，生成水的質量是，根據(jù) 計算x值；

解析：實驗一：（1）鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和氫氣，虛線框中的裝置是用氫氣還原氧化銅的裝置，氫氣的密度比空氣小，所以用向下排空氣法收集氫氣，故選乙；氧化銅被氫氣還原為銅單質，現(xiàn)象是銅絲由黑變紅；（2）Fe3+能使KSCN溶液變成血紅色，滴加KSCN溶液檢驗是否含有Fe3+，若溶液變?yōu)檠�紅色，則含有Fe3+；單質鐵能把Fe3+還原為Fe2+，當鐵過量時： Fe＋2Fe3+=3Fe2+，所以沒有出現(xiàn)血紅色，不能說明該固體中沒有＋3價的鐵元素；

實驗二：（3）由于裝置中含有空氣，空氣能氧化硫酸亞鐵，所以加熱前要排盡裝置中的空氣，利用氮氣排出空氣，為使生成的水蒸氣完全排出，應該先熄滅酒精燈再關閉K1 和 K2；冷卻后再稱量，正確的步驟是（1）打開 K1 和 K2 緩緩通入 N2，（2）點燃酒精燈，加熱，（3）熄滅酒精燈，（4）冷卻至室溫，（5）關閉 K1 和 K2，（6）稱量A， 重復上述操作步驟，直至 A 恒重，記為m3 g；（4）進行恒重操作可以確保綠礬中的結晶水已全部失去；（5）根據(jù)題意，生成硫酸亞鐵是 ，生成水的質量是，

X=。