Question

17．（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温常压和光照条件下N₂在催化剂表面与水发生反应：
2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）．若已知：
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=a kJ/mol；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=b kJ/mol
则：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）的△H=（2a-3b）kJ/mol　（用含a、b的式子表示）．
（2）在一定条件下，将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，在不同温度下达到平衡时NH₃（g）的平衡浓度如图1所示．其中温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%．
①该反应在T₁温度下5.00min达到平衡，这段时间内N₂的化学反应速率为0.008mol/（L．min），；
②当温度由T₁变化到T₂时，平衡常数关系K₁＞K₂（填“＞”，“＜”或“=”）；
③T₁温度下该反应的化学平衡常数K₁=9.9×10^-7．
（3）体积均为100mL pH=2的CH₃COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图2所示，则Ka（HX）＞Ka（CH₃COOH）（填“＞、＜或=”）．
（4）25℃时，CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液，若测得pH=6，则溶液中
c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=（10^-6-10^-8）mol•L^-1（填精确值）．
（5）在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成沉淀的离子方程式为Cu²⁺+2NH₃•H₂O?Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．（已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）

Answer 1

分析 （1）已知：①．N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=a kJ/mol；
②．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=b kJ/mol
根据盖斯定律，①×2-②×3可得：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），焓变也进行相应的计算；
（2）在一定条件下，将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%，设转化的氮气为xmol，则：
            N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3         0
变化量（mol）：x      3x        2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x      2x
则$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4，
①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂）；
②当温度由T₁变化到T₂，升高温度平衡时氨气的体积分数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
③平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
（3）由图可知，再加水稀释过程中，HX的PH增大的变化更大，说明HX的酸性比CH₃COOH的酸性强；
（4）根据电荷守恒，可知溶液中c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）；
（5）由于K_sp[Mg（OH）₂]＞K_sP[Cu（OH）₂]，则在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成的沉淀为Cu（OH）₂．

解答 解：（1）已知：①．N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=a kJ/mol；
②．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=b kJ/mol
根据盖斯定律，①×2-②×3可得：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），则△H=（2a-3b）kJ/mol，
故答案为：（2a-3b）；
（2）在一定条件下，将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%，设转化的氮气为xmol，则：
           N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
起始量（mol）：1     3         0
变化量（mol）：x    3x         2x
平衡量（mol）：1-x  3-3x       2x
则$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4，
①v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L．min），故答案为：0.008mol/（L．min），；
②当温度由T₁变化到T₂，升高温度平衡时氨气的体积分数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故平衡常数关系K₁＞K₂，故答案为：＞；
③平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.8}{10}）^{2}}{（\frac{1-0.4}{10}）×（\frac{3-1.2}{10}）^{3}}$=18.3，故答案为：18.3；
（3）由图可知，再加水稀释过程中，HX的PH增大的变化更大，说明HX的酸性比CH₃COOH的酸性强，则：Ka（HX）＞Ka（CH₃COOH），故答案为：＞；
（4）根据电荷守恒，可知溶液中c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），故c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=（10^-6-10^-8）mol/L，故答案为：（10^-6-10^-8）；
（5）由于K_sp[Mg（OH）₂]＞K_sP[Cu（OH）₂]，则在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成的沉淀为Cu（OH）₂，反应离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O?Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，故答案为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O?Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡常数、反应热计算、弱电解电离、盐类水解、溶度积应用等，需要学生具备扎实的基础与分析解决问题的能力，难度中等．