Question

（1）已知4g甲烷气体充分燃烧生成CO₂（g）和H₂O（l）时，放出Q kJ的热量．甲烷燃烧的热化学方程式为______．
（2）我国自行研制的优质磷酸二氢钾（KDP）晶体被应用于大功率固体激光器中．反应方程式为H₃PO₄（aq）+KCl（aq） KH₂PO₄（aq）+HCl（aq），当反应时间不同时，产品产率和产品中Cl?含量变化情况如图所示．KDP晶体的一级品标准：Cl^-质量分数低于0.2%．

由图中可知，当反应进行到约______min时，KDP晶体达到一级品标准，此时的产品产率约为______．
（3）如图在一定条件下，将1mol N₂与3mol H₂混合于一个10L密闭容器中，反应达到A平衡时，混合气体中氨体积分数为25%，试回答：
①N₂的转化率α_A为______；
②在状态A时，平衡常数K_A=______（代入数值即可）当温度由T₁变到T₂时，K_A______K_B（填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）向20.00mL稀氨水中逐滴加入等物质的量浓度的盐酸，请回答相关问题：
①当加入10.00mL盐酸时，溶液中各种离子浓度之间的大小关系为（请在括号中填入离子符号）：c______＞c______＞c______＞c______
②当盐酸与氨水等物质的量反应时，溶液的pH______7（填“＞”或“＜”或“=”，下同）
③当溶液pH=7时，反应所消耗的物质（包括还在溶液中存留的物质）之间的关系为：n______n（HCl），溶液中c（ NH₄⁺）______c（Cl^-）．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用4g甲烷与热量的关系计算反应热，根据物质及物质的状态、反应热来书写热化学反应方程式；
（2）根据KDP晶体的一级品标准：Cl^-质量分数低于0.2%，利用图象来分析；
（3）利用氨气的体积分数及化学平衡的三段法计算来解答；并利用图象判断温度对化学平衡移动的影响来分析温度变化引起的K的变化；
（4）①由量可知，反应后为等量的氨水和氯化铵的混合溶液，溶液显碱性及氨水的电离大于氯化铵的水解来分析；
②当盐酸与氨水等物质的量反应，溶液中的溶质只有氯化铵，则利用水解来分析；
③溶液pH=7时，溶液应为氨水和氯化铵的混合溶液，即氨水的电离等于氯化铵的水解，利用电荷守恒来分析．
解答：解：（1）4g甲烷的物质的量为=0.25mol，放出QkJ的热量，
则1molCH₄反应放热为4QkJ，则热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4Q kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-4Q kJ?mol^-1；
（2）因KDP晶体的一级品标准：Cl^-质量分数低于0.2%，黑球表示产品产率，方框表示氯离子的质量分数，
由图象可以看出，60min时Cl^-质量分数低于0.2%，则为一级品，且产品产率为95%，故答案为：60；95%；
（3）1mol N₂与3mol H₂混合于一个10L密闭容器中，反应达到A平衡时，混合气体中氨体积分数为25%，
设转化的氮气的物质的量为x，则
     N₂+3H₂2NH₃，
开始  1   3       0
转化  x   3x     2x
平衡 1-x  3-3x    2x
则×100%=25%，
解得x=0.4mol，
①N₂的转化率α_A为×100%=40%，
②氮气的平衡浓度为=0.06mol/L，
氢气的平衡浓度为=0.18mol/L，
氨气的平衡浓度为=0.08（mol/L），
则平衡常数K=（mol/L）^-2，由图象可知，温度越高氮气的转化率越低，则正反应为放热反应，
当温度由T₁变到T₂时，K变小，即K_A＞K_B，
故答案为：40%；；＞； 
（4）①由量可知，反应后为等量的氨水和氯化铵的混合溶液，电离大于水解，则c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），溶液显碱性，
则c（ OH^-）＞c（H⁺），又电离的程度很弱，则c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（ OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：（NH₄⁺）；（Cl^-）；（ OH^-）；（H⁺）；
 ②盐酸与氨水等物质的量反应，溶液中的溶质只有氯化铵，则铵根离子水解使溶液显酸性，则pH＜7，故答案为：＜；
③pH=7时，溶液应为氨水和氯化铵的混合溶液，且氨水的电离等于氯化铵的水解，因二者的物质的量浓度相同，等体积混合溶液的pH小于7，则应保证碱过量，则氨水的体积大，即
n（NH₃?H₂O）＞n（HCl），pH=7时c（ OH^-）=c（H⁺），
由电荷守恒则c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c OH^-）；，则c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故答案为：＞；=．
点评：本题较难，考查有关化学平衡的计算、溶液中离子浓度大小的关系、热化学方程式及图形的分析，综合性强，能较好的训练学生的能力．