题目内容
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）图1是1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式
（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+3H2
2NH3，阳极反应式为：3H2-6e-=6H+，则阴极反应式为 ．
（3）工业中常用以下反应合成氨：N2+3H2?2NH3△H＜0．某实验室在三个不同条件的密闭容器中，分别加入浓度均为c （N2）=0.1mol/L，c （H2）=0.3mol/L进行反应时，N2的浓度随时间的变化如下图①、②、③曲线所示．
I．该反应实验②平衡时H2的转化率为 ．
II．据图2所示，②、③两装置中各有一个条件与①不同．请指出，并说明判断的理由．③条件： 理由： ．
（4）I．NH4Cl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离子方程式是 ．
II．常温下，0.1mol?L-1氨水与0.1mol?L-1盐酸溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），则混合溶液中由水电离出的c（H+） 0.1mol?L-1氨水溶液中由水电离出的c（OH-）（填写“＞”“=”或“＜”）
【答案】分析：（1）根据热化学方程式的书写方法和含义来回答；
（2）阴极电极反应=总反应-阳极电极反应；
（3）实验②平衡时H2的转化率为α（H2）=
×100%，②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度与①相同，化学平衡不移动；③到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度高于①，与①相比，平衡向逆反应方向移动；
（4）Ⅰ、根据水解的实质来书写离子反应；
Ⅱ、能水解的盐对水的电离起促进作用，酸或碱对水的电离起抑制作用．
解答：解：（1）根据图示1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化为放出234KJ的能量，即热化学方程式为：NO2（g）+CO（g）═CO2（g）+NO（g）；△H=-234KJ/mol，
故答案为：NO2（g）+CO（g）═CO2（g）+NO（g）；△H=-234KJ/mol；
（2）总反应式为：N2+3H2
2NH3，阳极反应式为：3H2-6e-=6H+，则阴极反应式=总反应-阳极反应=N2+6H+=6e-+2NH3，故答案为：N2+6H+=6e-+2NH3；
（3）Ⅰ、因为浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以△c（H2）=3△c（N2）=3×（0.1-0.06 ）mol/L=0.12mol/L，
实验②平衡时H2的转化率为α（H2）=
×100%=
×100%=40%，故答案为：40%；
Ⅱ、根据图示的信息可知：②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度与①相同，化学平衡不移动，故②与①相比加了催化剂，③到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度高于①，与①相比，平衡向逆反应方向移动，故③与①相比温度升高，
故答案为：②与①相比加了催化剂；③与①相比温度升高；因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间，但化学平衡不移动，所以①②两装置达到平衡时N2的浓度相同；该反应为放热反应，温度升高，达到平衡的时间缩短，但平衡向逆反应方向移动，③中到达平衡时N2的浓度高于①；
（4）I、首先D2O=D++OD-，再NH4++OD-=NH3?HDO，NH4Cl溶于重水（D2O）生成一水合氨和水合氢离子的离子方程式是：NH4++D2O=NH3?HDO+D3O+，故答案为：NH4++D2O=NH3?HDO+D3O+；
Ⅱ、0.1mol?L-1氨水与0.1mol?L-1盐酸溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），得到浓度为0.05mol/L的氯化铵溶液混合溶，氯化铵对水的电离起到促进作用，0.1mol?L-1氨水溶液中水的电离受抑制，所以混合溶液中由水电离出的c（H+）大于0.1mol?L-1氨水溶液中由水电离出的c（OH-），故答案为：＞．
点评：本题是一道热化学、电化学、化学平衡和盐的水解知识相结合的综合题目，考查角度广，难度很大．
（2）阴极电极反应=总反应-阳极电极反应；
（3）实验②平衡时H2的转化率为α（H2）=
×100%，②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度与①相同，化学平衡不移动；③到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度高于①，与①相比，平衡向逆反应方向移动；（4）Ⅰ、根据水解的实质来书写离子反应；
Ⅱ、能水解的盐对水的电离起促进作用，酸或碱对水的电离起抑制作用．
解答：解：（1）根据图示1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化为放出234KJ的能量，即热化学方程式为：NO2（g）+CO（g）═CO2（g）+NO（g）；△H=-234KJ/mol，
故答案为：NO2（g）+CO（g）═CO2（g）+NO（g）；△H=-234KJ/mol；
（2）总反应式为：N2+3H2
2NH3，阳极反应式为：3H2-6e-=6H+，则阴极反应式=总反应-阳极反应=N2+6H+=6e-+2NH3，故答案为：N2+6H+=6e-+2NH3；（3）Ⅰ、因为浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以△c（H2）=3△c（N2）=3×（0.1-0.06 ）mol/L=0.12mol/L，
实验②平衡时H2的转化率为α（H2）=
×100%=×100%=40%，故答案为：40%；Ⅱ、根据图示的信息可知：②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度与①相同，化学平衡不移动，故②与①相比加了催化剂，③到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度高于①，与①相比，平衡向逆反应方向移动，故③与①相比温度升高，
故答案为：②与①相比加了催化剂；③与①相比温度升高；因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间，但化学平衡不移动，所以①②两装置达到平衡时N2的浓度相同；该反应为放热反应，温度升高，达到平衡的时间缩短，但平衡向逆反应方向移动，③中到达平衡时N2的浓度高于①；
（4）I、首先D2O=D++OD-，再NH4++OD-=NH3?HDO，NH4Cl溶于重水（D2O）生成一水合氨和水合氢离子的离子方程式是：NH4++D2O=NH3?HDO+D3O+，故答案为：NH4++D2O=NH3?HDO+D3O+；
Ⅱ、0.1mol?L-1氨水与0.1mol?L-1盐酸溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），得到浓度为0.05mol/L的氯化铵溶液混合溶，氯化铵对水的电离起到促进作用，0.1mol?L-1氨水溶液中水的电离受抑制，所以混合溶液中由水电离出的c（H+）大于0.1mol?L-1氨水溶液中由水电离出的c（OH-），故答案为：＞．
点评：本题是一道热化学、电化学、化学平衡和盐的水解知识相结合的综合题目，考查角度广，难度很大．
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