题目内容
【题目】利用化学反应原理回答下列问题:
(1)在一定条件下,将1.00molN2(g)与3.00molH2(g)混合于一个10.0L密闭容器中,在不同温度下达到平衡时NH3(g)的平衡浓度如图所示.其中温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%.
①该反应的焓变△H__0.(填“>”或“<”)
②该反应在T1温度下5.00min达到平衡,这段时间内N2的化学反应速率为______.
③T1温度下该反应的化学平衡常数K1=______.
(2)科学家采用质子高导电性的SCY陶瓷(可传递H+)实现了低温常压下高转化率的电化学合成氨,其实验原理示意图如图所示,则阴极的电极反应式是____________.
(3)已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如表:
弱电解质 | H2CO3 | NH3H2O |
电离平衡常数 | Ka1=4.30×10﹣7 Ka2=5.61×10﹣11 | Kb=1.77×10﹣5 |
现有常温下0.1molL﹣1的(NH4)2CO3溶液,
①该溶液呈__性(填“酸”、“中”、“碱”),原因是___________.
②该(NH4)2CO3溶液中各微粒浓度之间的关系式不正确的是__.
A.c(NH4+)>c(CO32﹣)>c(HCO3﹣)>c(NH3H2O)
B.c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3﹣)+c(OH﹣)+c(CO32﹣)
C.c(CO32﹣)+c(HCO3﹣)+c(H2CO3)=0.1mol/L
D.c(NH4+)+c(NH3H2O)=2c(CO32﹣)+2c(HCO3﹣)+2c(H2CO3)
E.c(H+)+c(HCO3﹣)+c(H2CO3)=c(OH﹣)+c(NH3H2O)
【答案】 < 8.00×10﹣3mol/(Lmin) 18.3 N2+6H++6e﹣=2NH3 碱 由于NH3H2O的电离平衡常数大于HCO3﹣的电离平衡常数,因此CO32﹣水解程度大于NH4+水解程度,溶液呈碱性 BE
【解析】(1)①根据图像可知升高温度氨气浓度降低,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,因此该反应的焓变△H<0;②根据方程式可知
N2+3H22NH3
起始浓度(mol/L)0.1 0.3 0
转化浓度(mol/L)x 3x 2x
平衡浓度(mol/L)0.1-x 0.3-3x 2x
则
解得x=0.04
所以这段时间内N2的化学反应速率为0.04mol/L÷5min=8.00×10﹣3mol/(Lmin);
③T1温度下该反应的化学平衡常数K1=;
(2)电解池中阴极发生得到电子的还原反应,则阴极是氮气得到电子结合氢离子转化为氨气,电极反应式是N2+6H++6e﹣=2NH3;
(3)①一水合氨的电离常数大于碳酸氢根离子的电离常数,因此铵根的水解程度小于碳酸根的水解程度,所以该溶液呈碱性;②A.铵根的水解程度小于碳酸根的水解程度,该溶液呈碱性,则c(NH4+)>c(CO32﹣)>c(HCO3﹣)>c(NH3H2O),A正确;B.根据电荷守恒可知c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3﹣)+c(OH﹣)+2c(CO32﹣),B错误;C.根据物料守恒可知c(CO32﹣)+c(HCO3﹣)+c(H2CO3)=0.1mol/L,C正确;D.根据物料守恒可知c(NH4+)+c(NH3H2O)=2c(CO32﹣)+2c(HCO3﹣)+2c(H2CO3),D正确;E.根据电荷守恒和物料守恒可知c(H+)+c(HCO3﹣)+2c(H2CO3)=c(OH﹣)+c(NH3H2O),E错误,答案选BE。