Question

4．Ⅰ．在某温度时按n（N₂）：n（H₂）=1：3的比例将混合气体投入密闭容器中反应：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0；
（1）在恒容条件下该反应达到化学平衡状态的依据是d（选填序号）．
a．υ（H₂）：υ（N₂）=3：1             
b．n（N₂）：n（NH₃）=1：2
c．c（H₂）：c（NH₃）=3：2             
d．容器内压强保持不变
（2）反应达到平衡后，某时刻改变下列条件a，在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大．
a．升温     b．加压       c．增大c（N₂）    d．降低c（NH₃）
（3）某科研小组探究在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH₃反应的影响．实验结果如图1所示：（图中T₂和T₁表示温度，n表示起始时H₂的物质的量）
①图象中T₂和T₁的关系是：T₂＜T₁（填“＞”、“＜”、“=”或“无法确定”）．
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最大的是c（填字母）．
③若容器容积为1L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H₂的转化率为60%，则平衡时N₂的物质的量浓度为0.02 mol•L^-1．
Ⅱ．常温时向浓度为0.1mol/L体积为VL的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸，用pH计测得溶液的pH随盐酸的加入量而降低的滴定曲线，d点两种溶液恰好完全反应．根据图2图象回答下列问题：
（1）比较b、c、d三点时的溶液中，水电离的c（OH^-）由大到小的顺序为d＞c＞b．
（2）滴定时，由b点到c点的过程中，下列各选项中数值保持不变的有cd．
a．$\frac{c（NH4+）}{c（NH3•H2O）}$   b．$\frac{c（H+）}{c（OH-）}$c．$\frac{c（NH4+）•c（OH-）}{c（NH3•H2O）}$d．$\frac{c（NH3•H2O）•c（H+）}{c（NH4+）}$
（3）该温度时氨水的电离平衡常数K=10^-5．

Answer 1

分析 I．（1）a．没有明确正逆速率，不能确定是否处于平衡状态；
b．平衡时氮气、氨气的物质的量关系与氮气的转化率有关；
c．平衡时氢气、氨气的浓度关系与氢气转化率有关；
d．正反应为气体物质的量减小的反应，随反应进行，压强减小，容器内压强保持不变说明到达平衡；
（2）a．升温温度，瞬间正逆速率都增大，正反应为放热反应，逆反应速率增大较大，平衡向逆反应移动，逆反应速率减小、正反应速率增大至平衡；
 b．若通入稀有气体加压，反应速率不变；
c．增大c（N₂），瞬间正反应增大、逆反应速率不变，平衡正向移动，正反应速率减小、逆反应速率增大到平衡状态；
 d．降低c（NH₃），瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡正向移动，正反应速率减小、逆反应速率增大到平衡状态；
（3）①由图可知，n（H₂）相同时，温度T₂对应氨气含量高，反应为放热反应，降低温度有利于生成氨气；
②a、b、c三点，n（H₂）越大，平衡正向移动的程度越大，N₂的转化率越大；
③n=0.15molH₂，起始体系中加入0.05molN₂，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则转化的氢气为0.09mol，则：
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：0.05   0.15    0
变化（mol）：0.03   0.09    0.06
平衡（mol）：0.02   0.06    0.06
进而计算氮气的平衡浓度；
Ⅱ．（1）在b点时，溶质为氨水和氯化铵，氨水的电离程度大于氯化铵的水解程度，溶液为碱性，对水的电离平衡起到抑制作用，在c点时，溶质为氨水和氯化铵，氨水的电离程度等于于氯化铵的水解程度，溶液为中性，对水的电离平衡无影响，在d点时，溶质为氯化铵，氯化铵发生水解，溶液为酸性，对水的电离平衡促进；
（2）滴定时，由b点到c点的过程中，碱性减弱，酸性增强，
a．$\frac{c（NH4+）}{c（NH3•H2O）}$=$\frac{{K}_{b}（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}{c（O{H}^{-}）}$；
b．由b点到c点的过程中，c（H⁺）不断增大，c（OH^-）不断减小；
c．$\frac{c（NH4+）•c（OH-）}{c（NH3•H2O）}$为一水合氨的电离平衡常数，只与温度有关；
d．$\frac{c（NH3•H2O）•c（H+）}{c（NH4+）}$是铵根离子水解平衡常数，只与温度有关；
（3）未加HCl时，氨水浓度为0.1mol/L，溶液的pH=11，则溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.001mol/L，水的电离程度较小，溶液中c（OH^-）≈c（NH₄⁺），一水合氨电离程度较小，则c（NH₃．H₂O）≈0.1mol/L，代入氨水的电离平衡常数K=$\frac{c（NH4+）•c（OH-）}{c（NH3•H2O）}$计算．

解答 解：I．（1）a．没有明确正逆速率，不能确定是否处于平衡状态，若分别为正逆速率则处于平衡状态，故a错误；
b．平衡时氮气、氨气的物质的量关系与氮气的转化率有关，平衡时可能为1：2，也可能不是1：2，故b错误；
c．平衡时氢气、氨气的浓度关系与氢气转化率有关，故c错误；
d．正反应为气体物质的量减小的反应，随反应进行，压强减小，容器内压强保持不变说明到达平衡，故d正确，
故选：d；
（2）a．升温温度，瞬间正逆速率都增大，正反应为放热反应，逆反应速率增大较大，平衡向逆反应移动，逆反应速率减小、正反应速率增大至平衡，在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大，故a符合；
b．若通入稀有气体加压，反应速率不变，故b不符合；
c．增大c（N₂），瞬间正反应增大、逆反应速率不变，平衡正向移动，正反应速率减小、逆反应速率增大到平衡状态，故c不符合；
d．降低c（NH₃），瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡正向移动，正反应速率减小、逆反应速率增大到平衡状态，故d不符合，
故选：a；
（3）①由图可知，n（H₂）相同时，温度T₂对应氨气含量高，反应为放热反应，降低温度有利于生成氨气，则T₂＜T₁ ，故答案为：＜；
②a、b、c三点，n（H₂）越大，平衡正向移动的程度越大，N₂的转化率越大，c点时氢气的物质的量最大，c点N₂的转化率最高，故答案为：c；
③n=0.15molH₂，起始体系中加入0.05molN₂，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则转化的氢气为0.09mol，则：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：0.05   0.15      0
变化（mol）：0.03   0.09     0.06
平衡（mol）：0.02   0.06     0.06
故氮气的平衡浓度为$\frac{0.02mol}{1L}$=0.02mol/L，故答案为：0.02；
Ⅱ．（1）在b点时，溶质为氨水和氯化铵，氨水的电离程度大于氯化铵的水解程度，溶液为碱性，对水的电离平衡起到抑制作用，在c点时，溶质为氨水和氯化铵，氨水的电离程度等于于氯化铵的水解程度，溶液为中性，对水的电离平衡无影响，在d点时，溶质为氯化铵，氯化铵发生水解，溶液为酸性，对水的电离平衡促进，所以b、c、d三点时的溶液中，水电离的c（OH^-）大小顺序为：d＞c＞b，
故答案为：d＞c＞b；
（2）滴定时，由b点到c点的过程中，碱性减弱，酸性增强，
a．$\frac{c（NH4+）}{c（NH3•H2O）}$=$\frac{{K}_{b}（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}{c（O{H}^{-}）}$，由b点到c点的过程中，c（OH^-）不断减小，故该值增大，故a不符合；
b．由b点到c点的过程中，c（H⁺）不断增大，c（OH^-）不断减小，$\frac{c（H+）}{c（OH-）}$的值逐渐减小，故b不符合；
c．$\frac{c（NH4+）•c（OH-）}{c（NH3•H2O）}$为一水合氨的电离平衡常数，只与温度有关，滴定过程中不变，故c符合；
d．$\frac{c（NH3•H2O）•c（H+）}{c（NH4+）}$是铵根离子水解平衡常数，只与温度有关，滴定过程中不变，故d符合；
故选：cd；
（3）未加HCl时，氨水浓度为0.1mol/L，溶液的pH=11，则溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.001mol/L，水的电离程度较小，溶液中c（OH^-）≈c（NH₄⁺），一水合氨电离程度较小，则c（NH₃．H₂O）≈0.1mol/L，氨水的电离平衡常数K=$\frac{c（NH4+）•c（OH-）}{c（NH3•H2O）}$=$\frac{1{0}^{-3}×1{0}^{-3}}{0.1}$=10^-5，
故答案为：10^-5．

点评 本题考查化学平衡状态的判断、化学平衡的移动、化学平衡的计算、弱电解质的电离、滴定曲线、电离平衡常数的计算等知识点，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．