题目内容

19．反应N2（g）+3H2（g）$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2NH3（g）△H＜0，在等容条件下进行．改变其它反应条件，在I、II、III阶段体系中c（H2）和c（NH3）随时间变化的曲线如图1所示，请回答下列问题：
（1）N2的平均反应速率vI（N2）、vII（N2）、vIII（N2）从大到小排列次序为vⅠ（N2）＞vⅡ（N2）＞vⅢ（N2）．
（2）比较第II阶段反应温度（T2）和第III阶段反应温度（T3）的高低：T2＞T3（填“＞”、“=”或“＜”），判断的理由是此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡的移动只能减弱改变，不能抵消改变．
（3）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10min后达到新的平衡，请在图2中用曲线表示IV阶段体系中c（H2）和c（NH3）随时间变化的曲线（曲线上必须标出具体物质）．
（4）资料提示：
①将氨气通入双氧水中可发生反应：3H2O2+2NH3=N2+6H2O△H＜0，此反应可设计成原电池．
②用如图3所示装置电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液可以制取N2、H2（注：电解池中隔膜仅阻止气体通过）
上述原电池的正极反应式为H2O2+2e-=2OH-；上述电解池的阳极反应式为CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O．

分析 （1）根据化学反应速率之比等于系数之比，可通过图象比较相同时间内氢气消耗的斜率比较化学反应速率，据此判断；
（2）第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等，根据H2的量减少，NH3的量增加可判断平衡是正向移动的，根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的，另外题目所给条件容器的体积不变，则改变压强也不可能，因此一定为温度的影响，此反应正向为放热反应，可以推测为降低温度，另外结合A的速率在三个阶段的情况，确定改变的条件一定为降低温度，根据勒夏特列原理，平衡的移动只能减弱改变，不能抵消改变，因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低；
（3）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，改变条件的瞬间，各组分的浓度变为原来的二分之一，容器体积增大，压强降低平衡向体积增大的方向移动，但增大的物质的量浓度小于第三次平衡时浓度，同时注意各组分物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，据此作图；
（4）3H2O2+2NH3=N2+6H2O△H＜0，此反应可设计成原电池，正极得电子发生还原反应；由图可知，CO（NH2）2在阳极放电生成N2，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成．

解答 解：（1）因为化学反应速率之比等于系数之比，所以比较氮气速率相当于比较氢气速率，又可通过图象比较相同时间内氢气消耗的斜率比较化学反应速率，故氢气的平均反应速率vⅠ（H2）＞vⅡ（H2）＞vⅢ（H2），则氮气的平均反应速率vⅠ（N2）＞vⅡ（N2）＞vⅢ（N2），
故答案为：vⅠ（N2）＞vⅡ（N2）＞vⅢ（N2）；
（2）第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等，根据H2的量减少，NH3的量增加可判断平衡是正向移动的，根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的，另外题目所给条件容器的体积不变，则改变压强也不可能，因此一定为温度的影响，此反应正向为放热反应，可以推测为降低温度，另外结合H2的速率在三个阶段的情况，确定改变的条件一定为降低温度，根据勒夏特列原理，平衡的移动只能减弱改变，不能抵消改变，因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低，
故答案为：＞；此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡的移动只能减弱改变，不能抵消改变；
（3）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，改变条件的瞬间，各组分的浓度变为原来的二分之一，容器体积增大，压强降低平衡向逆反应方向移动，但增大的物质的量浓度小于第三次平衡时浓度，同时注意各组分物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，A、B、C的浓度随时间变化的趋势如图：，故答案为：
（4）3H2O2+2NH3=N2+6H2O△H＜0，此反应可设计成原电池，正极得电子发生还原反应，则反应式为H2O2+2e-=2OH-；
CO（NH2）2在A极放电生成N2，反应方程式为：CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O，
故答案为：H2O2+2e-=2OH-；CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O．

点评 本题考查化学反应速率与化学平衡图象、化学反应速率、化学平衡影响因素以及电极反应式的书写等，难度中等，（3）中作图为易错点，学生容易只考虑改变瞬间各物质的浓度，不注意平衡时各物质浓度的变化量．

练习册系列答案
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9．如图装置闭合电键时，电流计A的指针将发生偏转．试回答下列问题．

（1）A池是原电池；Zn的电极名称是负极，B池是电解池；Pt的电极名称是阳极
（2）如果要用B池给铁片上镀上一层Cu，可以将B池的Pt电极换作Cu；C电极换作铁片．
10．下列条件下，两种气体的分子数一定相等的是（　　）
A．同质量不同密度的C2H4和COB．同温度同体积的C2H4和NO
C．同温度同压强的CO和N2D．同体积同压强的N2和N2H4
7．下列说法中，正确的是（　　）
A．原子最外层电子数为2的元素一定是金属元素
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性都依次增强
C．金属氧化物就是碱性氧化物
D．化合物XY3中，X可能呈-3价，Y可能呈+1价
14．短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，其元素特征信息如下表：
元素编号元素特征信息
A最高正价和最低负价的绝对值之差为2
B和E同主族
C1mol　C单质能与冷水反应，在标准状况下生成11.2L　H2
D原子最外层电子数等于其周期序数
E负一价阴离子的电子层结构与Ar原子相同
（1）D原子结构示意图为；
（2）用电子式表示B和C形成的化合物；
（3）B和D简单离子的半径大小为F-＞Al3+；（用离子符号和”＞“、”=“或”＜“表示）
（4）元素非金属性强弱比较有很多方法，其中B和E的非金属性强弱的研究方案中不可行的是ae （填序号）；
a．比较两种单质的颜色b．比较氢化物的稳定性 c．依据两元素在周期表的位置
d．比较原子半径大小 e．比较最高价氧化物对应水化物的酸性
（5）E元素能与另外四种元素中的一种元素形成共价化合物，分子中的原子个数比为1：3，相对分子质量为120.5．则该物质的结构式为．
4．如图是某学校实验室从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容．据此下列说法正确的是（　　）
A．该硫酸的物质的量浓度为9.2 mol•L-1
B．1 mol 铁加入到足量的该硫酸中，可产生2 g H2
C．该硫酸与等质量的水混合所得溶液的物质的量浓度大于9.2 mol•L-1
D．配制200 mL 4.6 mol•L-1的硫酸溶液需取该硫酸50 mL
11．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，则（　　）
A．电极Ⅱ逐渐溶解B．电极Ⅰ发生氧化反应
C．电流方向：电极Ⅰ→A→电极ⅣD．电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e-=Cu
8．某同学测得物质的量浓度均为0.01mol•L-1的醋酸和醋酸钠的混合溶液呈酸性后，得出下列关系式，你认为不正确的是（　　）
A．c（CH3COO -）＞c（CH3COOH）B．c（CH3COO -）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH -）
C．c（Na+）=c（CH3COO -）=0.01mol•L-1D．c（CH3COOH）+c（CH3COO -）=0.02mol•L-1
9．A、B、C、D、E为元素周期表中前三周期元素形成的五种离子，A、B、C、D四种离子的电子数均比E（双核18电子离子）的电子数少8．
（1）A与B结合成的化合物甲中既有离子键又有共价键，A与C结合成的化合物乙难溶于水，乙溶于甲的水溶液得无色透明溶液，C元素在周期表中的位置为第3周期ⅢA族乙与甲的水溶液反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O．
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