Question

工業上合成氨是在一定條件下進行如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），其部分工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=______．
（2）如果工業上，在一定溫度下，將1.5molN₂ 氣體和6molH₂ 氣體通入到體積為1升的密閉容器中．當反應達到平衡時，容器內氣體的壓強為起始時的80%，則氮氣的轉化率為______．該反應的平衡常數表達式為______，改變下列條件，能使平衡向正反應方向進行且平衡常數不變的是______
①增大壓強  ②增大反應物的濃度    ③使用催化劑   ④降低溫度
（3）可以用氯氣來檢驗輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會有白煙（成份為氯化銨）生成．該反應的化學方程式為：______．
（4）假如該廠生產的氨水的pH=a，加入相同體積的鹽酸時，溶液呈中性，則此鹽酸的pH______14-a（填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據蓋斯定律計算．
（2）根據壓強之比等于物質的量之比計算出平衡后，混合氣體的物質的量，利用差量法計算參加反應的氮氣的物質的量，根據轉化率定義計算氮氣的轉化率；
平衡常數指生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；
平衡常數只受溫度影響，平衡常數不變，溫度不能變化，結合反應特點，根據外界條件對平衡的影響具體分析判斷．
（3）反應有氯化銨生成，氯元素的化合價降低，根據氧化還原反應，可知氮元素被氧化為氮氣，根據氧化還原反應配平寫出方程式．
（4）混合呈中性，則氯離子的濃度等于銨根離子濃度，由于一水合氨是弱電解質，所以氨水的濃度大于10^-14+a，所以鹽酸氯離子的濃度大于大于10^-14+a，即鹽酸中氫離子濃度大于10^-14+a．
解答：解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律，①+③×-②×得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．
故答案為：-92.4kJ/mol．
（2）反應達到平衡時，容器內氣體的壓強為起始時的80%，所以平衡時混合氣體的物質的量為
（1.5mol+6mol）×80%=6mol．
對于反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）   物質的量減少△n
         1                              2
       0.75mol                      （1.5mol+6mol）-6mol=1.5mol
所以平衡時氮氣的轉化率為×100%=50%．
平衡常數指生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，所以對于：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反應平衡常數k=．
①反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向氣體體積減小方向移動，即向正反應移動，平衡常數不變，故①正確；
②增大反應物的濃度，平衡向正反應移動，平衡常數不變，故②正確；
③使用催化劑，加快反應速率，平衡不移動，故③錯誤；
④合成氨是放熱反應，降低溫度，平衡向放熱反應方向移動，即向正反應移動，但平衡常數增大，故④錯誤．
故答案為：50%；；①②．
（3）反應有氯化銨生成，氯元素的化合價降低，根據氧化還原反應，可知氮元素被氧化為氮氣，反應方程式為
8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl．
故答案為：8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl．
（4）混合呈中性，則氯離子的濃度等于銨根離子濃度．pH=a的氨水，由于一水合氨是弱電解質，所以氨水的濃度大于
10^-14+a，由于等體積混合，所以鹽酸氯離子的濃度大于10^-14+a，即鹽酸中氫離子濃度大于10^-14+a．所以鹽酸的pH＜14-a．
故答案為：小于．
點評：題目綜合性較大，涉及蓋斯定律、化學平衡計算、平衡移動、氧化還原反應、溶液pH等，難度中等，注意（4）中氫離子濃度的判斷，一水合氨是弱電解質，氨水的濃度遠大于氫氧根濃度．