Question

【题目】氢气是一种高能燃料，也广范应用在工业合成中。

(1)标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa，最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。已知25℃和101kPa时下列反应：

①2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l) △H=-3116kJ·mol-1

②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5 kJ·mol-1

③2H2(g)+02(g)=2H2O(l)，△H=-571.6 kJ·mol-1

写出乙烷标准生成焓的热化学方程式：_____________。

(2)已知合成氨的反应为：N2+3H22NH3 △H <0。某温度下，若将1molN2和2.8molH2分别投入到初始体积为2L的恒温恒容、恒温恒压和恒容绝热的三个密闭容器中，测得反应过程中三个容器（用a、b、c表示）内N2的转化率随时间的变化如图所示，请回答下列问题：

①图中代表反应在恒容绝热容器中进行的曲线是______（用a、b、c表示）。

②曲线a条件下该反应的平衡常数K=__________________。

③b容器中M点，v(正)_____ v(逆)（填“大于”、“小于”．或“等于”)。

(3)利用氨气可以设计成高能环保燃料电池，用该电池电解含有NO2-的碱性工业废水，在阴极产生N2。阴极电极反应式为_____；标准状况下，当阴极收集到1l.2LN2时，理论上消耗NH3的体积为_______。

(4)氨水是制备铜氨溶液的常用试剂，通过以下反应及数据来探究配制铜氨溶液的最佳途径。

已知:Cu(OH)2(s)Cu2++2OH- Ksp=2.2×10-20

Cu2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2+(深蓝色)+4H2O Kβ＝7.24×1012

①请用数据说明利用该反应：Cu(OH)2(s)＋4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH- 配制铜氨溶液是否可行：________________。

②已知反应Cu(OH)2(s)＋2NH3·H2O+2NH4+[Cu(NH3)4]2++4H2O K=5.16×102。向盛有少量Cu(OH)2固体的试管中加入14 mol/L的氨水，得到悬浊液；此时若加入适量的硫酸铵固体，出现的现象为__________；解释出现该现象的原因是_____________________。

Answer 1

【答案】(1) 2C（石墨）+ 3H2(g)=C2H6(g) △H＝-86.4kJ/mol (2) ①c ②800 ③小于 (3)2NO2-＋6e-＋4H2O= N2+ 8OH- 22.4L (4) ①该反应的K=Ksp·Kβ=1.6×10-7＜10-5所以反应很难进行 ②固体溶解，得到深蓝色溶液 溶液中存在平衡Cu(OH)2(s)+2NH3·H2O+2NH4＋ [Cu(NH3)4]2++4H2O, 加入硫酸铵固体增大了铵根离子浓度，平衡正向移动

【解析】本题考查盖斯定律的应用，②×2＋③×3/2－①/2得出：2C（石墨）+ 3H2(g)=C2H6(g) △H＝-86.4kJ/mol；（2）①恒容绝热容器，正反应是放热反应，随着反应进行，温度升高，化学反应速率升高，先达到平衡，符合条件的曲线是c；② 此反应是气体物质的量减少的，恒温恒容是的反应速率小于恒温恒压，即b为恒温恒容时的曲线，a为恒温恒压时的曲线，化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，化学平衡常数不变，即N2+3H22NH3

起始（mol·L－1） 0.5 1.4 0

变化： 0.4 1.2 0.8

平衡： 0.1 0.2 0.8

根据化学平衡常数的定义，K=c2(NH3)/(NH3)/[c3(H2)×c(N2)]=800；③M点达到b曲线上，N2的转化率降低，说明反应向逆反应方向移动，即v(正)<v(逆)；（3）根据电解的原理，阴极上得到电子，化合价降低，根据信息NO2－→N2，化合价由＋3价→0价，NO2－在阴极上放电，因此阴极反应式为：2NO2－＋4H2O＋6e－=N2＋8OH－，阳极上失去电子化合价升高，阴极上收集到11.2L的N2，消耗NO2－的物质的量11.2×2/22.4mol=1mol，NH3在阳极上失电子，根据得失电子守恒，n(NH3)×3=n(NO2－)×3，解得n(NH3)=1mol，合22.4L；（4）①根据平衡常数定义，K=c2(OH－)×c(Cu[NH3]4]2－)/c4(NH3·H2O)= c2(OH－)×c(Cu[NH3]4]2－)×c(Cu2＋)/[c4(NH3·H2O) ×c(Cu2＋)]=Ksp×Kβ=2.2×10－20×7.24×1012=1.6×10－7<10－5，此反应很难进行；②溶液中存在平衡Cu(OH)2(s)+2NH3·H2O+2NH4＋ [Cu(NH3)4]2++4H2O, 加入硫酸铵固体增大了铵根离子浓度，平衡正向移动，现象是固体溶解，得到深蓝色溶液。