题目内容
运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)合成氨反应N2 (g)+3H2(g)2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);使用催化剂,上述反应的△H________(填“增大” “减小” 或“不改变”)。
(2)甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式为:CH4+H2O=CO+3H2。已知部分物质燃烧的热化学方程式如下:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.3kJ·mol-1
又知1molH2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式 。
(3)在25℃下,向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成__________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为_____ _______。已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP [Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃烧电池。请写出该电池的正极反应式 。
(5)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11。在此温度下,将pH=a的H2SO4溶液VaL与pH=b的NaOH溶液VbL混合,若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va︰Vb= 。
(6)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。则溶液显_____________性(填“酸”“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=__________。
(1)向左; 不改变(各2分)
(2)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.1kJ·mol-1(2分)
(3)Cu(OH)2(2分); 2NH3·H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2NH4*;(2分)
(4)N2+8H++6e-=2NH4—(2分)
(5)1 ︰ 10(2分)
(6)中(2分); mol·L-1(2分)
解析:
(1)恒温恒压下通入氩气,体积增大,所以平衡向左移动;使用催化剂与反应热无关。
(2)根据盖斯定律即可得热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.1kJ·mol-1
(3)已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP [Cu(OH)2]=2.2×10-20,所以先生成Cu(OH)2
(4)以N2、H2为电极反应物,则总反应为N2+3H22NH3,由于HCl—NH4Cl为电解质溶液所以正极反应方程式为N2+8H++6e-=2NH4—
(5)因为0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11所以此温度下Kw=10-13,由此可得10-a×Va=10b-13×Vb,则Va:Vb=1:10
(6)由电荷守恒c(H+)+c(NH4+)= c(OH-)+c(Cl-)可得,c(H+)= c(OH-)显中性。
K= c(NH4+) c(OH-)÷c(NH3·H2O)=0.01×10-7÷(a-0.01)= mol·L-1