Question

（2011?嘉兴模拟）（Ⅰ）氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一．
（1）以天然气为原料制H₂是合成氨的一条重要的路线．甲烷的部分氧化，其反应式如下：
①CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ?mol^-1
试判断常温下，上述反应能否自发进行

能

（填“能”或“否”），有研究认为甲烷部分氧化的机理为：
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO ₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-890.3kJ?mol^-1
③CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=247.3kJ?mol^-1
试结合反应①，确定下面热化学反应方程式中的△H值
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=

250.3

kJ?mol^-1
（2）恒温下，向一个2L的密闭容器中充入1mol N₂和2.6mol H₂，反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/（mol?L-1）	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此条件下，该反应达到化学平衡时，氮气的浓度为

0.4mol/L

．
（3）希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides用一种特殊的电解方法合成氨．即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入到570℃的电解池中，用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，金属钯多晶薄膜做电极，转化率高达78%．其实验装置如右图．阴极的电极反应式

N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃

．
（4）用标准盐酸标定某氨水的浓度时应该选择下列哪种指示剂最好

A

．
A．甲基橙        B．石蕊       C．酚酞
（Ⅱ） pC类似pH，是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值，如溶液中某溶质的浓度为：1×10^-3mol?L^-1，则pC=-lg（1×10^-3）=3．某温度下，H₂CO₃溶液的pC-pH关系如图．

请回答下列问题：
（1）pH=2～4时，H₂CO₃溶液中主要存在的离子为

H⁺、HCO₃^-

；
（2）求此温度下H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-的电离平衡常数

10^-6mol/L

；
（3）能够抵抗外来少量酸碱的影响、保持自身 pH变化不大的溶液，称之为缓冲溶液．如浓度均为0.1mol?L^-1的NaHCO₃和Na₂CO₃混合溶液就是一种缓冲溶液，加入少量酸或碱，由于平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-移动，溶液中H⁺浓度变化不大．根据上述信息，确定氨水和氯化铵的混和溶液能不能形成缓冲溶液

能

．

Answer 1

分析：（Ⅰ）、（1）根据反应能否自发进行的判据：△H-T△S＜0反应能自发进行来判断；根据盖斯定律来计算反应的焓变；
（2）根据“三行计算法”来确定反应达到化学平衡时氮气的浓度；
（3）电解池的阴极发生得电子的还原反应；
（4）用标准盐酸标定某氨水的浓度时应该选择甲基橙来作为指示剂；
（Ⅱ）、（1）根据图中的内容来确定pH=2～4时，H₂CO₃溶液中主要存在的离子；
（2）根据电离平衡常数表达式代入数据进行计算；
（3）能够抵抗外来少量酸碱的影响、保持自身pH变化不大的溶液，称之为缓冲溶液，结合氨水的电离和铵根离子的水解来判断．

解答：解：（Ⅰ）、（1）反应CH₄（g）+

1

2

O₂ （g）=CO （g）+2H₂（g）的△H₁=-35.6kJ?molˉ¹＜0．△S＞0根据反应能否自发进行的判据：△H-T△S可推知该数值一定是小于0，故反应能自发进行，能，根据反应①②③，结合盖斯定律，可知反应CH₄（g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂（g）△H=①×2-②×

1

2

-③×

1

2

=250.3kJ?mol^-1，故答案为：能；250.3；
（2）根据反应N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始浓度：0.5    1.3     0
变化浓度：0.1    0.3     0.2
平衡浓度：0.4    1.0     0.2
所以达到平衡时氮气的浓度是0.4mol/L，故答案为：0.4mol/L；
（3）在电解池中，阴极发生得电子的还原反应，在酸性介质下，氮气得电子的过程为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）用标准盐酸标定某氨水的浓度时，选择甲基橙能降低滴定误差，故答案为：A；
（Ⅱ）、（1）根据某温度下，H₂CO₃溶液的pC-pH关系图，可以得出pH=2～4时，H₂CO₃溶液中主要存在的离子为H⁺、HCO₃^-，故答案为：H⁺、HCO₃^-；  
（2）此温度下H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-的电离平衡常数K=

c(H+)?c(HCO3-)

c(H2CO3)

=10^-6 mol/L，故答案为：10^-6mol/L；
（3）氨水的电离能产生铵根离子，铵根离子水解能产生一水合氨分子，氨水和氯化铵的混和溶液能够抵抗外来少量酸碱的影响，保持自身pH变化不大，能形成缓冲溶液，故答案为：能．

点评：本题考查角度广，综合性将强，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度大．