Question

13．工业和成氨的化学反应为：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
（1）该反应的化学平衡常数的表达式是K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
（2）一定温度下，在容积可变的密闭容器中加入1molN₂和3molH₂，反应达到平衡后，将混合气体的体积压缩为原来的一半，化学平衡将向正方向移动．重新达到平衡后NH₃的体积分数将增大（填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）Na₂CO₃溶液呈碱性，其原因是CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-（用离子方程式表示）
（4）NH₄Cl溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（5）在25℃时，用石墨电极电解2.0L 2.5mol/LCuSO₄溶液．5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu析出．试回答下列问题：
①阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，．
②此时得到的O₂体积（STP标况）是1.12L，溶液的PH=1．

Answer 1

分析 （1）依据化学方程式和平衡常数的概念写出平衡常数表达式；
（2）体积缩小为原来的一半，压强增大，结合反应前后计量数的不同，判断化学平衡的移动；
（3）碳酸钠为强碱弱酸盐，碳酸根离子水解导致溶液呈碱性；
（4）氯化铵为强酸弱碱盐，铵根离子水解导致溶液呈酸性，钠离子不水解，据此判断离子浓度大小；
在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，0.5mol/LCuSO₄溶液中Cu²⁺物质的量为0.5mol，5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成物质的量为0.1mol；
（5）①电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
        0.2mol    0.2mol         0.05mol
阴极反应为：2Cu²⁺+4e^-═2Cu
         0.1mol   0.2mol  0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的计算可以依据水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒，减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L；pH=-lgC（H⁺）=1．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案为：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）体积缩小为原来的一半，压强增大，正反应方向为气体体积减小的方向，化学平衡向右移动，重新达到平衡后生成NH₃物质的量增大，体积分数=$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（{N}_{2}）+n（{H}_{2}）+n（N{H}_{3}）}$，所以体积分数增大，故答案为：正；增大；
（3）碳酸钠为强碱弱酸盐，钠离子不水解、碳酸根离子水解导致溶液呈碱性，水解离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案为：碱；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（4）氯化铵为强酸弱碱盐，铵根离子水解导致溶液呈酸性，NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺
，所以c（H⁺）＞c（OH^-），铵根离子水解、钠离子不水解，所以c（Cl^-）＞c（NH₄⁺），铵根离子水解较微弱，所以c（NH₄⁺）＞c（H⁺），所以溶液中离子浓度大小顺序是c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案为：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（5）①电解过程中，溶液中阴离子OH^-、SO₄^2-移向阳极，氢氧根离子放电发生氧化反应，电极反应式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：阳；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；
阳极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
         0.2mol  0.2mol         0.05mol
阴极反应为：2Cu²⁺+4e^-═2Cu
          0.1mol  0.2mol  0.1mol
所以电解过程中电子转移为0.2mol；
生成氧气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
溶液的PH的计算可以依据水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒，减少氢氧根离子0.2mol，溶液中增加氢离子0.2mol，c（H⁺）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L；pH=-lgC（H⁺）=1，故答案为：1.12L；1．

点评 本题考查了盐类水解，根据“谁强谁显性、谁弱谁水解”来确定溶液酸碱性，再结合电荷守恒判断离子浓度大小，题目难度不大．