Question

15．運用化學反應原理研究氮、硫、氯、碘等單質及其化合物的反應有重要意義
（1）氮是地球上含量豐富的元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用．
①如圖是一定的溫度和壓強下是N₂和H₂反應生成1molNH₃過程中能量變化示意圖，請寫出工業合成氨的熱化學反應方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1．（△H的數值用含字母a、b的代數式表示）
②氨氣溶于水得到氨水．在25°C下，將m mol•L^-1的氨水與n mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后的溶液呈中性，則c（NH⁺₄）=c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“=”）；用含m和n的代數式表示出混合液中氨水的電離平衡常數表達式K=$\frac{n×1{0}^{-7}}{m-n}$．
（2）海水中含有大量的元素，常量元素如氯、微量元素如碘在海水中均以化合態存在．25°C下，向0.1mol•L^-1的NaCl溶液中逐滴加入適量的0.1mol•L^-1硝酸銀溶液，有白色沉淀生成．從沉淀溶解平衡的角度解釋產生沉淀的原因是Qc＞Ksp，向反應后的濁液中，繼續加入適量0.1mol•L^-1的NaI溶液，振蕩、靜置，看到的現象是白色沉淀轉化為黃色沉淀，產生該現象的原因是（用離子方程式表示）AgCl（s）+I^-（aq）=AgI（s）+Cl^-（aq）．
（已知25°C時K_sp[AgCl]=1.0×10^-10mol²•L^-2，K_sp[Ag]=1.5×10^-16mol²•L^-2）

Answer 1

分析 （1）①由圖求出N₂和H₂反應生成1molNH₃的反應熱，再根據熱化學反應方程式的書寫解答；
②根據電荷守恒，判斷離子濃度大小；氨水的電離平衡常數為電離出離子的濃度積與溶質濃度的比值；
（2）當濃度積Qc＞Ksp時，會生成沉淀；向AgCl濁液中加入NaI溶液，發生沉淀的轉化：AgCl（s）+I^-（aq）=AgI（s）+Cl^-（aq）；

解答 解：（1）①由圖可知，N₂和H₂反應生成1molNH₃放出的熱量為（b-a）kJ，該反應的熱化學反應方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ•mol^-1；
②將m mol•L^-1的氨水與n mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后的溶液呈中性，則氨水必須稍微過量，根據溶液的電荷守恒：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），溶液呈中性，即c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，即c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=$\frac{n}{2}$mol/L．溶液中氨水過量，過量的氨水的濃度c（NH₃•H₂O）=$\frac{m-n}{2}$mol/L，氨水中的電離常數為$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{H}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{\frac{n}{2}×1{0}^{-7}}{\frac{m-n}{2}}$=$\frac{n×1{0}^{-7}}{m-n}$，故答案為：=；=$\frac{n×1{0}^{-7}}{m-n}$；
（2）25°C下，向0.1mol•L^-1的NaCl溶液中逐滴加入適量的0.1mol•L^-1硝酸銀溶液，當濃度積Qc＞Ksp時，會生成沉淀；
向AgCl濁液中加入NaI溶液，溶度積常數可知碘化銀溶解度小于氯化銀，發生沉淀的轉化，白色沉淀轉化為黃色沉淀：反應的離子方程式為：AgCl（s）+I^-（aq）=AgI（s）+Cl^-（aq）；
故答案為：Qc＞Ksp；白色沉淀轉化為黃色沉淀，AgCl（s）+I^-（aq）=AgI（s）+Cl^-（aq）；

點評 本題考查了熱化學方程式書寫、電離平衡常數的有關計算和沉淀轉化理解應用，題目難度中等．