题目内容

【题目】氨气在科研、生产中有广泛应用。

1)在三个1L的恒容密闭容器中,分别加入0.1mol N20.3mol H2发生反应N2g+3H2g2NH3gΔH10,实验cN2)随时间(t)的变化如图所示(T表示温度)。

实验在前10分钟内N2平均反应速率vN2=_________________________;(写出计算过程)

与实验相比,实验、实验分别采用的实验条件可能为_______________________________

2)常温下NH4aq+H2OlNH3H2Oaq+Haq)的化学平衡常数为5.55×1010mol·L-1,则NH3H2O的电离平衡常数K=______________________(保留三位有效数字)。

3)常温下,将1mL pH均为11的氨水与NaOH溶液分别加水稀释,请在右图中画出两溶液的pH随体积稀释倍数的变化曲线______________(加必要标注)。

4)工业上用NH3消除NO污染。在一定条件下,已知每还原1molNO,放出热量120kJ,请完成下列热化学方程式: NO(g) NH3(g) N2(g)______(g) ΔH2__________________

【答案】v(N2)= Δ c (N2) /Δt=(0.10-0.06 )mol·L-1/10min=0.004(4×10-3) mol·L-1·min-1 升高温度 使用催化剂 1.80×10-5mol·L-1 6NO(g)4NH3(g)5N2(g)6H2O(g) 或者3NO(g)2NH3(g)5/2N2(g)3H2O(g) 720 kJ/mo1或者-360 kJ/mo1

【解析】

1从图像可以看出10分钟内氮气的变化量,因此反应速率vN2=Δ c (N2) /Δt=(0.10-0.06)mol·L-1/10min=0.004(4×10-3) mol·L-1·min-1

与实验II相比,曲线I更快达到平衡,但氮气的平衡转化率要低,而该反应是吸热反应,因此改变的条件应该是升高了反应的温度;与实验II相比,曲线III反应速率也更快达到平衡,但是平衡转化率相同,因此改变的条件应该是加入了催化剂;

2)已知的反应式为NH4 的水解平衡式,该反应式可以由水的电离平衡式和氨水的电离平衡式结合而得,因此现在要求氨水的电离平衡,只要用水的电力平衡式H2OlHaq+OH-aq)减去已知的水解平衡式即可,相应的平衡常数K(NH3H2O)=Kw/Kh=1×1014 /5.55×1010 =1.80×105mol·L-1

3pH相同的弱碱和强碱溶液稀释,前阶段强碱溶液的pH值等倍数的降低,弱碱溶液边稀释边电离pH降低比强碱要慢,后阶段稀释接近无限稀释,因此溶液的pH值均不再等倍数降低,而是无限的接近7,但是碱溶液始终是碱溶液,pH值不能等于7。因此曲线如图所示。

4)用氨气做还原剂还原污染物NO,此处氨气中N的化合价由-3→0价,NON的化合价由+2→0价,因此根据得失电子守恒配平方程式为6NO(g)4NH3(g)5N2(g)6H2O(g),方程式中NO的系数是6,表示还原NO6mol,因此热效应ΔH26×120kJ=720kJ/mol。由于热化学方程式中系数可以是分数,因此答案也可以是3NO(g)2NH3(g)5/2N2(g)3H2O(g) ΔH2=-360 kJ/mo1

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