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11.以下是处于研究阶段的“人工固氮”的新方法.N2在催化剂表面与水发生反应:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.4kJ/mol;完成下列填空:
(1)上述反应在高温(填高温、低温、任何温度)下能自发进行.
(2)该反应平衡常数K的表达式K=$\frac{{c}^{4}(N{H}_{3})•{c}^{3}({O}_{2})}{{c}^{2}({N}_{2})}$.
(3)上述反应达到平衡后,保持其他条件不变,升高温度,重新达到平衡,则ac.
a.平衡常数K增大  b.H2O的浓度减小  c.容器内的压强增大  d.v逆(O2)减小
(4)研究小组分别在四个容积为2升的密闭容器中,充入N2 1mol、H2O 3mol,在催化剂条件下进行反应3小时.实验数据见表:
序号第一组第二组第三组第四组
t/℃30405080
NH3生成量/(10-6mol)4.85.96.02.0
第四组实验中以NH3表示反应的速率是33×10-7mol/L•h,与前三组相比,NH3 生成量最小的原因可能是催化剂在80℃活性减小,反应速率反而减慢.
(5)氨水是实验室常用的弱碱.
①往CaCl2溶液中通入CO2至饱和,无明显现象.再通入一定量的NH3后产生白色沉淀,此时溶液中一定有的溶质是NH4Cl.请用电离平衡理论解释上述实验现象饱和H2CO3溶液中电离产生的CO32-很少,因此没有沉淀,加入氨水后,促进H2CO3的电离,CO32-离子浓度增大,有沉淀产生.
②向盐酸中滴加氨水过量至溶液呈中性,则离子浓度的关系是c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+).

分析 (1)根据△G=△H-T•△S进行判断,如△G<0,则反应能自发进行,如△G>0,则不能自发进行;
(2)根据平衡常数表达的定义,生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积;
(3)a.正反应为吸热反应,升高温度,平衡常数K增大;
b.升高温度,H2O的浓度不变;
c.升高温度,平衡正向移动,容器内的压强增大;
d.升高温度正逆反应速率都增加;
(4)3小时内以NH3浓度的变化量来表示;第四组温度最高但达平衡时,氨气的物质的量最小,可能是温度对催化剂的活性的影响;
(5)①通入一定量的NH3后使溶液呈碱性,能够生成NH4Cl;
②根据电荷守恒,如溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),则有c (C1-)=c(NH4+),体系为NH4Cl溶液和NH3.H2O,氨水过量较多时,溶液呈碱性:c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+).

解答 解:(1)2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.4kJ/mol,反应中△H>0,△S>0,所以必须在高温的条件下才能自发进行,故答案为:高温;
(2)反应2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)的平衡常数表达式为:K=$\frac{{c}^{4}(N{H}_{3})•{c}^{3}({O}_{2})}{{c}^{2}({N}_{2})}$,故答案为:K=$\frac{{c}^{4}(N{H}_{3})•{c}^{3}({O}_{2})}{{c}^{2}({N}_{2})}$;
(3)a.正反应为吸热反应,升高温度,平衡常数K增大,故选;
b.升高温度,H2O的浓度不变,故不选;
c.升高温度,平衡正向移动,容器内的压强增大,故选;
d.升高温度正逆反应速率都增加,故不选;
故答案为:ac;
(4)3小时内以NH3浓度的变化量,v(NH3)=$\frac{\frac{2×1{0}^{-6}mol-0}{2L}}{3h}$=33×10-7mol/L•h,第四组温度最高但达平衡时,氨气的物质的量最小,可能是催化剂在80℃活性减小,反应速率反而减慢,故答案为:33×10-7mol/L•h;催化剂在80℃活性减小,反应速率反而减慢;
(5)①通入一定量的NH3后使溶液呈碱性,能够生成NH4Cl,饱和H2CO3溶液中电离产生的CO32-很少,因此没有沉淀.加入氨水后,促进H2CO3的电离,CO32-离子浓度增大,有沉淀产生,故答案为:NH4Cl;饱和H2CO3溶液中电离产生的CO32-很少,因此没有沉淀,加入氨水后,促进H2CO3的电离,CO32-离子浓度增大,有沉淀产生;
②体系为NH4Cl溶液和NH3.H2O,氨水过量较多时,溶液呈碱性:c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),
故答案为:c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+).

点评 本题考查化学平衡常数表达式的书写,以及影响化学速率的因素和弱电解质的实验探究,利用假设法来分析解答即可,难度不大.

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