Question

【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= +216.4 kJ /mol

b.CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H =-41.2 kJ/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.c(H2)/c(NH3) 比值保持不变 D.c(NH3)/c(N2) 等于2

②P1_____P2 (填“ > ”、“< ”、“=”，下同)；反应平衡常数：B点____D点；

③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：υ(A)______ υ(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)。

Answer 1

【答案】+175.2kJ/mol BC < > < 2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O (14-b，14-a)

【解析】

（1）由盖斯定律计算；

（2）①根据平衡状态的特点逐项分析；

②合成氨是气体体积减小的反应；合成氨是放热反应；

③B点温度高、压强大反应速率快。

(3)①NaClO将氨氧化成肼，由此写出NH3和NaClO 反应生成N2H4的化学方程式。

②根据平衡常数计算。

（1）由盖斯定律计算，a.CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H= +216.4 kJ /mol，b.CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H =-41.2 kJ/mol，a+b得：则反应CH4(g) +2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) △H=+216.4 kJ /mol-41.2 kJ/mol=+175.2kJ/mol；

（2）①A、当投料比与计量数相同时，N2和H2的转化率恒相等，不能判断化学反应是否达到化学平衡，故A错误；

B、混合气体的密度为ρ=m/V，反应前后气体总质量不变，容器容积改变，建立平衡过程中混合气体密度发生变化，反应体系密度保持不变能说明化学反应达到化学平衡，故B正确；

C.两者浓度变化相反，c(H2)/c(NH3) 比值保持不变，能说明化学反应达到化学平衡，故C正确；

D.c(NH3)/c(N2) 等于2，不能判断化学反应是否达到化学平衡，故D错误；

故选BC。

②合成氨是气体体积减小的反应，由图知相同温度下P2时氨的体积分数大，压强高，P1<P2；

合成氨是放热反应，D点温度高，平衡常数小，反应平衡常数：B点>D点；

③在A、B两点条件下，B点温度高、压强大反应速率快，该反应从开始到平衡时生成氨气平均速率：υ(A)< υ(B)。

(3)①NaClO将氨氧化成肼，由此写出NH3和NaClO 反应生成N2H4的化学方程式：2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O。

②25℃时，向N2H4水溶液中加入H2SO4，欲使c(N2H5+)>c(N2H4)，同时c(N2H5+)>c(N2H62+)。

N2H4+H2ON2H5++OH- K1= 1×10-a，K1=c(OH- )c(N2H5+)/c(N2H4)，c(N2H5+)>c(N2H4)，c(N2H5+)/c(N2H4)=K1/c(OH- )>1，K1>c(OH- )，c(OH- )<1×10-a，pH<14-a；

N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b，K2=c(OH- )c(N2H62+)/c(N2H5+)，c(N2H5+)>c(N2H62+)，c(N2H62+)/c(N2H5+)=K2/c(OH- )<1，K2<c(OH- )，c(OH- )>1×10-b，pH>14-b；

应控制溶液pH范围为(14-b，14-a)。