Question

【題目】工業上利用N2和H2可以實現合成氨氣，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業上一般可進行連續生產。請回答下列有關問題：

(1)已知N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol－1

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1

寫出氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸氣的熱化學方程式為___________。

(2)在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，其化學平衡常數K與溫度t的關系如下表：

t/K	298	398	498	......
K/(mol/L)2	4.1×106	K1	K2	......

完成下列問題：

①比較K1、K2的大小：K1___________K2(填“>”、“=”或“<”)；

②在同溫同壓下判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是___________(填序號)；

A.2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆) B.2v(N2) (正)=v(H2) (逆)

C.容器內壓強保持不變 D.混合氣體的密度保持不變

(3)硝酸工業的尾氣NO可用于制備NH4NO3，其工作原理如圖。

①其陰極的電極反應式為___________。

②常溫下，1LpH=6的NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH－)=___________mol·L－1。

(4)工業上生產尿素的化學方程式為：

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)

在T℃，體積為4L的密閉容器中，通入6molNH3和3 mol CO2，反應達到平衡時，c(NH3)=0.5mol·L－1，e(CO2)=0.25mol·L－1。若此時保持T℃和平衡時容器的壓強不變，再向體積可變的容器中充入3molNH3，則此時反應的V正___________V逆(填“>”“<”或“=”)。再次平衡后，平衡常數為___________。

(5)已知Ksp(AgCl)=1.8×10－10，若向50mL0.09mo1·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.10mol·L－1的鹽酸，混合后溶液中的Ag+的濃度為___________mol·L－1。

Answer 1

【答案】4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H＝－905.0 kJ·mol－1 ＞ AD NO＋5e－＋6H＋＝NH4＋＋H2O 10－6 ＜ 16 3.6×10－8

【解析】

(1)根據蓋斯定律書寫氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮和水蒸氣的熱化學方程式；

(2) ①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動；

②根據平衡標志判斷；

(3) ①陰極得電子發生還原反應；②根據質子守恒：NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH－)= c(H+)；

(4)平衡常數K= ；根據Q、K的關系判斷V正、V逆的關系；

(5)根據Ksp(AgCl) =c(Cl－)c(Ag＋)計算Ag+的濃度

(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol－1

②N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1

根據蓋斯定律①×2－②×2＋③×3得 4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H＝－905.0 kJ·mol－1 ；

(2) ①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4kJ.mol－1正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，K減小，所以K1＞K2；

②A.2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆) ，正逆反應速率比等于系數比，一定達到平衡狀態，故選A； B.2v(N2) (正)=v(H2) (逆) ，正逆反應速率比不等于系數比，沒有達到平衡狀態，故不選B；

C. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在同溫同壓下反應，壓強是恒量，容器內壓強保持不變，不一定達到平衡狀態，故不選C；

D.根據 ，在同溫同壓下反應，氣體質總量不變、容器體積變小，所以密度是變量，混合氣體的密度保持不變，一定平衡，故選D。綜上所述，本小題選AD。

(3) ①陰極發生還原反應，根據示意圖，NO在陰極得電子發生還原反應生成NH4＋,所以陰極反應式為NO＋5e－＋6H＋＝NH4＋＋H2O；

②pH=6的NH4NO3溶液中，c(H+)=10－6 mol·L－1，根據質子守恒：NH4NO3溶液中c(NH3·H2O)+c(OH－)= c(H+)=10－6 mol·L－1；

(4)平衡常數K=＝16；同溫同壓下，體積比等于物質的量比，設T℃和平衡時容器的壓強不變，再向體積可變的容器中充入3molNH3，容器體積為VL，，V=8L，此時Q=＝32，Q＞K，反應逆向進行V正＜V逆；

(5) 向50mL0.09mo1·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.10mol·L－1的鹽酸生成氯化銀沉淀，鹽酸有剩余，剩余c(Cl－)＝(0.05L×0.10mol·L－1－0.05L×0.09mo1·L－1)÷0.1L＝0.005 mo1·L－1； Ksp(AgCl) =c(Cl－)c(Ag＋) ＝1.8×10－10，c(Ag＋) ＝(1.8×10－10)÷0.005 mo1·L－1＝3.6×10－8 mol·L－1。