题目内容
【题目】氨为重要化工原料,有广泛用途。
（1）合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=_________。
（2）起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度关系如下图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是______(填序号)；
A.N2和H2的转化率相等 B.反应体系密度保持不变
C. 
比值保持不变 D. 
=2
②P1_____P2(填“>”、“<”、“=”、“不确定”，下同)；反应平衡常数:B点____D点；
③C点H2的转化率____；在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氨气平均速率:v(A)______v(B)。
（3）N2H4可作火箭推进剂，NH3和NaClO在一定条件下反应可生成N2H4。
①写出NH3和NaClO反应生成N2H4的化学方程式__________；
②已知25℃时N2H4水溶液呈弱碱性:N2H4+H2ON2H5++OH- K1=1×10-a；N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b。
25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH范围_________(用含a、b式子表示)。
【答案】 +175.2kJ/mol BC < > 66.7% < 2NH3+NaClO
N2H4+NaCl+H2O (14-b，14-a)
【解析】（1）a+b可得反应CH4(g)+2H2O(g)
CO2(g)+4H2(g)，根据盖斯定律，△H=+216.4kJ/mol+(-41.2kJ/mol)=+175.2kJ/mol。
（2）①A项，氮气和氢气初始物质的量之比为1:3，由反应方程式N2+3H22NH3可得，氮气和氢气按物质的量之比为1:3反应，所以N2和H2的转化率是相等的，与是否达到平衡状态无关，故A错误；B项，该反应是一个气体分子数变化的反应，恒压时只要不平衡，气体体积就会发生变化，因为气体总质量不变，所以密度就会不断变化，当密度不变时，说明正逆反应速率相等，平衡不再发生移动，故B正确；C项，氢气是反应物，氨气是生成物，只要不平衡，若氢气减少，则氨气必增多，其比值
就会变化，当比值不变时说明已经处于平衡状态，故C正确；D项，氮气是反应物，氨气是生成物，只要不平衡，若氮气减少，则氨气必增多，其比值
就会变化，当比值不变时说明已经处于平衡状态，但当比值=2时，却不一定不再变化，所以不一定是平衡状态，故D错误。②合成氨反应是一个气体分子数减小的反应，增大压强有利于平衡正向移动，由图可知，温度相同时，压强为P1时平衡混合物中氨的体积分数小于压强为P2时，所以P1<P2；合成氨正反应为放热反应，温度越高化学平衡常数越小，D点温度高于B点温度，所以化学平衡常数：B点>D点。
③设c点H2的转化率为α(H2)，列三段式得：
因为平衡混合物中氨的体积分数为50%，同温同压下气体体积分数=物质的量分数，所以
×100%=50%，解得α(H2)≈66.7%。由图可得，A、B两点平衡混合物中氨的体积分数相同，B点温度和压强均高于A点温度和压强，则在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氨气平均速率:v(A)<v(B)。
（3）①NH3与NaClO一定条件下发生氧化还原反应可得到肼(N2H4)，NaClO作氧化剂，被还原为NaCl，根据原子守恒，还有水生成，故化学方程式为：2NH3+NaClO
N2H4+NaCl+H2O。②K1=
=1×10-a，所以c(N2H5+)=c(N2H4)时，c(OH-)=1×10-a，c(H+)=
=10-(14-a)，pH=-lgc(H+)=14-a，则c(N2H5+)>c(N2H4)时，c(OH-)<1×10-a，c(H+)=
>10-(14-a)，pH=-lgc(H+)<14-a；K2=
=1×10-b，所以c(N2H5+)=c(N2H62+)时，c(OH-)=1×10-b，c(H+)=
=10-(14-b)，pH=-lgc(H+)=14-b，则c(N2H5+)>c(N2H62+)时，c(OH-)>1×10-b，c(H+)=
<10-(14-b)，pH=-lgc(H+)>14-b。所以25℃时，向N2H4水溶液中加入H2SO4，欲使c(N2H5+)>c(N2H4)，同时c(N2H5+)>c(N2H62+)，应控制溶液pH范围为：(14-b，14-a)。
