Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）右图是N₂和H₂反应生成2molNH₃过程中能量变化示意图，请计算每生成1molNH₃放出热量为           。 
（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H^＋）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为N₂＋3H₂2NH₃，则在电化学合成氨的过程中，阳极反应式为                      ，阴极反应式为                          。
（3）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) △H＜0，其化学平衡常数K与t的关系如下表：

t/K	298	398	498	……
K/(mol·L－1)－2	4.1×106	K1	K2	……

请完成下列问题：
①试确定K₁的相对大小，K₁      4.1×10⁶（填写“＞”“＝”或“＜”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是       （填序号字母）。
A．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1∶3∶2
B．2v(NH₃)(正) ＝3v(H₂)(逆)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH₄Cl溶液呈酸性，这是由于NH₄^＋水解的缘故。则NH₄Cl溶于重水(D₂O)生成一水合氨和水合氢离子的化学式是                  。
②某氨水的pH＝x，某盐酸的pH＝y，x＋y＝14，且x＞11，将上述氨水和盐酸等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为（   ）
A．[Cl^－]＞[NH₄^＋]＞[H^＋]＞[OH^－]
B．[NH₄^＋]＞[Cl^－]＞[OH^－]＞[H^＋]
C．[Cl^－]＞[NH₄^＋]＞[OH^－]＞[H^＋]
D．[NH₄^＋]＞[Cl^－]＞[H^＋]＞[OH^－]

Answer 1

（1）46.1kJ；（2）3H₂→6H^＋＋6；N₂＋6H^＋＋6→2NH₃；（3）＜；C；（3）①NH₃·HDO和D₃D^＋；②B（每空2分，共14分）。

（1）由图知每生成2molNH₃过程中能量变化为：427.2kJ·mol^－1－335 kJ·mol^－1＝72.2 kJ·mol^－1，故每生成1molNH₃放出热量为46.1kJ·mol^－1。（2）由于N₂结构稳定，发生反应时需要高温或放电，在放电的情况下，阳极上具有还原性H₂发生氧化反应，电极反应式为3H₂→6H^＋＋6，阴极上具有氧化性N₂发生还原反应，又高质子导电性的SCY陶瓷能传递H^＋，故电极反应式为N₂＋6H^＋＋6→2NH₃。（3）①由于合成氨是放热反应，故升高温度时，平衡常数会减小，即K₁＜4.1×10⁶；②A项中是反应混合物成比例，不是保持不变；B项中应是3v(NH₃)(正) ＝2v(H₂)(逆)；由于合成氨的反应前后气体系数不等，故容器内压强保持不变说明反应混合物的含量保持不变，是平衡状态；由于反应混合物全部都是气体且反应前后气体的物质的量不等，所以混合气体的密度反应前后不变，故D项错误。（4）①结合水解的实质，NH₄^＋结合重水(D₂O)电离出的OD^－生成NH₃·HDO，而D^＋结合重水(D₂O)生成D₃D^＋；②将pH＝x的氨水与pH＝y的盐酸（且x＋y＝14）等体积混合后，日眼溶液呈碱性，再结合溶液中的电荷守恒，得出B项正确。