Question

5．研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义．
（1）已知反应：
①2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
则反应④4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-1266 kJ/mol．
（2）在恒温恒容的甲容器，恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应（图中所示数据均为初始物理量）．t分钟后反应均达到平衡，生成NH₃均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）．

①该条件下甲容器中反应的平衡常数K=$\frac{400}{27}$；平衡时，甲容器的压强P=$\frac{3}{4}$P₀ （初始压强用P₀表示）．
②该条件下，若向乙中继续加入0.2mol N₂，达到平衡时N₂转化率=12.5%．
（3）在实验室中，某同学利用下列试剂及器材完成的实验能够证明NH₃•H₂O是弱电解质的是C（选填字母代号）．
A．用氨水做导电性实验，灯泡昏暗
B．将氨水滴入AlCl₃溶液中，产生白色沉淀
C．常温下，用pH试纸测得0.1mol/L氨水的pH＜13
D．用湿润的蓝色石蕊试纸测得NH₄Cl溶液为紫色
（4）常温下，向1  mol•L^-1NH₄Cl溶液中通入少量的NH₃，此时$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$的值减小 （填“增大”、“减小”或“不变”）；若将1 mol•L^-1NH₄Cl溶液和1mol•L^-1NaOH溶液混合后溶液恰好呈中性，则混合前NH₄Cl溶液的体积大于NaOH溶液的体积（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）依据盖斯定律和热化学方程式计算4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）的△H；
（2）①平衡常数指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，化学平衡常数只与温度有关；根据“三段式”来进行计算得出结论；在恒温恒容的容器中压强之比等于气体的物质的量比；
②结合“三段式”计算得出达到平衡时N₂转化率，根据等效平衡分析；
（3）证明NH₃•H₂O是弱电解质需要证明水溶液中存在电离平衡；
（4）氯化铵溶液中存在铵根离子的水解平衡，通入氨气，和水反应生成一水合氨，先比较等体积混合后溶液的酸碱性，然后判断溶液显示中性时二者体积关系．

解答 解：（1）①2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
依据盖斯定律计算①×3-②×2得到反应④4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-1266 kJ/mol，
故答案为：-1266 kJ/mol；
（2）①根据题意：甲容器
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
初始物质的量：0.4mol  1.2mol    0
变化物质的量：0.2mol 0.6mol    0.4mol
平衡物质的量：0.2mol 0.6mol    0.4mol
体积为2L，则C（N₂）=0.1mol/L，C（H₂）=0.3mol/L，C（NH₃）=0.2mol/L，平衡常数为K=$\frac{{c}^{3}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.1×0．{3}^{3}}$=$\frac{400}{27}$，初始气体总物质的量=0.4mol+1.2mol=1.6mol，平衡时气体总物质的量：0.2mol+0.6mol+0.4mol=1.2mol，在恒温恒容的容器中压强之比等于气体的物质的量比；甲的压强P_平=$\frac{1.2}{1.6}$P₀=$\frac{3}{4}$P₀，
故答案为：$\frac{400}{27}$；$\frac{3}{4}$P₀；
②化学平衡常数只与温度有关，乙为恒温恒压，根据题意：乙容器
           2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），
初始物质的量：1.6mol  6mol      0        0
变化物质的量：0.2mol  0.6mol   0.4mol 0.3mol
平衡物质的量：1.4mol  5.4mol   0.4mol 0.3mol
N₂转化率=$\frac{0.2}{1.6}$×100%=12.5%，在反应中水是液态且过量，若向乙中继续加入0.2mol N₂，在恒压条件下进行，则新平衡与原平衡为恒压等效平衡，转化率就是原来的转化率则X=$\frac{0.2}{1.6}$×100%=12.5%，
故答案为：12.5%；
 （3）证明NH₃•H₂O是弱电解质需要证明水溶液中存在电离平衡，
A．导电性与离子浓度有关，与电解质强弱无关，用氨水做导电性实验，灯泡昏暗，不能说明是弱电解质，故A错误；
B．将氨水滴入AlCl₃溶液中，产生白色沉淀不能证明存在电离平衡，故B错误；
C．常温下，用pH试纸测得0.1mol/L氨水的pH＜13，说明溶液中存在电离平衡，证明一水合氨为弱电解质，故C正确；
D．石蕊变色范围5-8，用湿润的蓝色石蕊试纸测得NH₄Cl溶液为紫色，不能证明一水合氨存在电离平衡，故D错误；
故答案为：C；
（4）氯化铵溶液中存在铵根离子的水解平衡，通入氨气，和水反应生成一水合氨，弱电解质电离程度小，此时$\frac{c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$的值减小，若氯化铵与氢氧化钠溶液等浓度等体积混合，二者恰好反应生成氯化钠和氨水，溶液显示碱性，若要使溶液显示中性，则氯化铵的体积应该大些或者氢氧化钠溶液体积小些，即氯化铵溶液体积大于氢氧化钠溶液体积，
故答案为：减小，大于．

点评 本题考查较综合，涉及热化学方程式书写，化学平衡及化学平衡的计算，弱电解质电离平衡分析等，掌握平衡常数的应用是解答该题的关键，题目难度中等．