Question

9．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．
（1）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	4.1×106	K1	K2

①试判断K₁＞ K₂（填写“＞”“=”或“＜”）．
②如果合成氨反应的方程式写为$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），其平衡常数为K’，则K’与K的关系为D（填字母）
A．K′=K   B．K′=2K   C．K′=$\frac{1}{2}$K  D．K′=$\sqrt{k}$（2）下列各项能说明合成氨反应已达到平衡状态的是ce（填字母）（反应是在固定体积的密闭容器中进行的）
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2    b．v（N₂）_（正）=3v（H₂）_（逆）
c．容器内压强保持不变                        d．混合气体的密度保持不变
e．混合气体的平均摩尔质量不变
（3）将0.3mol N₂和0.5mol H₂充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的$\frac{7}{8}$，此时H₂的转化率为30%；欲提高该容器中H₂的转化率，下列措施可行的是AD（填选项字母）．
A．向容器中按原比例再充入原料气         B．向容器中再充入一定量H₂
C．改变反应的催化剂                     D．液化生成物分离出氨
（4）盐酸肼（N₂H₆Cl₂）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄Cl类似．
①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；
②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是A（填序号）．
A．c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）    
B．c（Cl^-）＞c（[N₂H₅•H₂O⁺]）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
C．2c（N₂H₆²⁺）+c（[N₂H₅•H₂O]⁺）+c（H⁺）=c（H⁺）+c（OH^-）
D．c（N₂H₆²⁺）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）

Answer 1

分析 （1）①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
②Ⅰ、N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），Ⅱ、$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），Ⅱ=$\frac{1}{2}$×Ⅰ，则K′=$\sqrt{k}$；
（2）根据化学平衡时：正逆反应速率相等，各组分含量保持不变判断；
（3）根据化学平衡的三段式列式计算出氢气的转化率；根据影响化学平衡的条件分析判断以及增大一种物质的浓度会提高另一种物质的转化率；
（4）①根据铵根离子的水解产物是氨水和氢离子来书写水解方程式；
②盐酸肼水溶液中水解原理与NH₄Cl类似，N₂H₆²⁺离子水解溶液显酸性．

解答 解：（1）①因该反应是放热反应，反应随着温度的升高，平衡逆向移动，故K₁＞K₂，
故答案为：＞；
②Ⅰ、N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
Ⅱ$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），K′=$\frac{c（N{H}_{3}）}{{c}^{\frac{1}{2}}（{N}_{2}）•{c}^{\frac{3}{2}}（{H}_{2}）}$，
因为，Ⅱ=$\frac{1}{2}$×Ⅰ，则K′=$\sqrt{k}$；
故答案为：D；
（2）a．容器内参与反应的N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2，平衡时无此特征，故错误；    
b．v（N₂）_（正）=$\frac{1}{3}$v（H₂）_（逆）化学平衡，故错误；
c．反应气体分子数减少，容器内压强会减小，保持不变时，化学平衡，故正确；                        
d．混合气体的总质量不变，恒容容器气体体积不变，密度始终保持不变，故错误；
e．混合气体的总质量不变，气体总的物质的量变小，平均摩尔质量变大，不变时，化学平衡，故正确；
故答案为：ce；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 0.3      0.5       0    
变化量（mol）   x        3x       2x
平衡量（mol） 0.3-x     0.5-3x    2x
容器内气体压强变为原来的$\frac{7}{8}$，即气体的物质的量变为为原来的$\frac{7}{8}$，$\frac{2x+0.5-3x+0.3-x}{0.3+0.5}$=$\frac{7}{8}$，解得x=0.05，H₂的转化率为$\frac{0.15}{0.5}×100%$=30%；
A．向容器中按原比例再充入原料气，相当于增大容器内的压强，平衡正向进行，提高氢气的转化率，故A正确；         
B．向容器中再充入一定量H₂，提高了N₂的转化率，而本身的转化率降低，故B错误；
C．改变反应的催化剂，不改变化学平衡，不能提高氢气转化率，故C错误；                     
D．液化生成物分离出氨，减少生成物，平衡正向进行，提高氢气转化率，故D正确；
故答案为：30%；A D；
（4）：①盐酸肼（N₂H₆Cl₂）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄Cl类似，由N₂H₄联想到NH₃，由N₂H₆Cl₂联想到NH₄Cl，再注意到N₂H₆是二元碱而NH₃是一元的，则盐酸肼第一步水解反应的离子方程式为N₂H₆²⁺+H₂O?[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；
故答案为：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；  
 ②盐酸肼水溶液中水解原理与NH₄Cl类似，N₂H₆²⁺离子水解溶液显酸性；
A、溶液中离子浓度大小为：c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故A正确；
B、依据化学式可知N₂H₆Cl₂，溶液中氯离子浓度大于N₂H₆²⁺，故B错误；
C、依据溶液中质子数守恒分析，计算式错误，故C错误；
D、依据化学式可知N₂H₆Cl₂，溶液中氯离子浓度大于N₂H₆²⁺，故D错误；
故答案为：A．

点评 本题考查了化学平衡常数K与可逆反应的关系、化学平衡的有关计算、化学平衡状态的判断、盐类水解的分析应用、电解质溶液中离子浓度大小比较方法、电荷守恒和质子守恒的分析判断，掌握基础注意类推应用是关键，题目难度中等．