Question

碳、氮元素及其化合物与人类的生产生活密切相关．试回答下列有关问题：
（1）下图是1molNO₂和1molCO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式______．

（2）NH₃极易溶于水，其水溶液俗称氨水．用水稀释0.1mol?L^-1的氨水，溶液中随着水量的增加而减小的是______（填序号）．
A．   B．
C．c（H⁺）?c（OH^-）     D．   
（3）标准状况下，将1.12LCO₂通入100mL 1mol?L^-1的NaOH溶液中，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为______；
（4）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．当反应达到平衡时不断改变条件（不改
变N₂、H₂和NH₃的量），下图表示反应速率与反应过程的关系，其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是______．

（5）甲烷燃料电池中发生的化学反应为：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，该电池的电解质溶液为H₂SO₄溶液，写出其负极的电极反应式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据能量变化图，反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能，然后写出热化学方程式；
（2）A、根据电离平衡常数；
B、用水稀释0.1mol/L氨水时，溶液中随着水量的增加，由NH₃．H₂OOH^-+NH₄⁺可知，n（OH^-）增大，但溶液的体积增大的多，所以c（OH^-）减小，促进了氨水的电离，n（NH₃．H₂O）减少，c（NH₃．H₂O）减少；
C、根据水的离子积常数来解答；
D、根据用水稀释0.1mol/L氨水时，溶液中随着水量的增加，由NH₃．H₂OOH^-+NH₄⁺可知，n（OH^-）增大，但溶液的体积增大的多，所以c（OH^-）减小，再根据水的离子积常数不变的方法来解答；
（3）先判断CO₂和NaOH溶液反应的产物，然后根据水解来解答；
（4）根据温度、催化剂、压强对反应速率和化学平衡的影响来分析平衡混合物中NH₃的含量；
（5）先写出正极电极反应式，然后用总反应式减去正极反应式即为负极反应式．
解答：解：（1）该反应的焓变△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，
所以热化学方程式为NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
故答案为：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；
（2）A、当稀释氨水时，在水分子的作用下促进氨水的电离，所以氨根离子的浓度降低，K_电离=，温度不变，电离平衡常数不变，故A错误；
B、因=，水稀释0.1mol/L氨水时，溶液中随着水量的增加，由NH₃．H₂OOH^-+NH₄⁺可知，n（OH^-）增大，但溶液的体积增大的多，所以c（OH^-）减小，促进了氨水的电离，n（NH₃．H₂O）减少，c（NH₃．H₂O）减少，n（OH^-）增大，n（NH₃．H₂O）减少，所以比值变小，故B正确；
C、因温度不变，水的离子积K_W=c（H⁺）?c（OH^-）不变，故C错误；
D、温度不变，水的离子积不变，当稀释氨水时，溶液中氢氧根的浓度减小，氢离子的浓度增加，所以减小，故D正确；
故答案为：BD；
（3）由CO₂ +2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
    0.05mol  0.1mol 0.05mol  
所以产物为0.05molNa₂CO₃，因CO₃^2-水解，溶液呈碱性，溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），盐水解程度较小，则c（CO₃^2-）＞c（OH^-），水中OH^-来源于CO₃^2-水解及水的电离，则（OH^-）＞c（HCO₃^-），水的电离程度很小c（HCO₃^-）＞c（H⁺），所以c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（4）由图2可知，t₁-t₂时应为升高温度使逆反应速率增大，化学平衡逆向移动，NH₃的含量减少；t₂-t₃时为平衡状态，含量不变；t₃-t₄时应为催化剂对化学反应的影响，反应速率增大，但化学平衡不移动；t₄-t₅时应为减小压强对反应的影响，减小压强化学平衡逆向移动，NH₃的含量减少，即t-t₁时NH₃的含量最大，故答案为：t-t₁；
（5）甲烷燃料电池中，正极的电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，总反应式减去正极反应式得负极反应式：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺，故答案为：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
点评：本题主要考查了热化学方程式、化学平衡、水解平衡、电极反应的书写，难度不大，但综合性较强．