氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程．据报道.常温.常压.光照条件下.N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应.生成的主要产物为NH3.相应的热化学方程式为:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0kJ/mol．目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程．据报道，常温、常压、光照条件下，N₂在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成的主要产物为NH₃，相应的热化学方程式为：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．目前工业合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol．回答下列问题：
（1）写出氢气燃烧热的热化学方程式

．
（2）在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应，下列能表示达到平衡状态的是

（填序号）．
A．混合气体的压强不再发生变化
B．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
C．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
D．单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键
E．反应容器中N₂、NH₃的物质的量的比值不再发生变化
（3）在恒温恒容的密闭容器中，工业合成氨反应的各物质浓度变化曲线如图所示．请回答下列问题：
①前25min内，用N₂的浓度变化表示的化学反应平均速率是

．
②在25min末反应刚好达到平衡，则该温度下反应的平衡常数K=

（计算结果可用分数表示）．若升高温度，该反应的平衡常数值将

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）如果向0.014mol/L的MgCl₂溶液中通入一定量的氨气（溶液体积变化忽略不计），请计算溶液中OH^-的浓度大于

mol/L时，溶液中开始出现白色沉淀．（Ksp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12）
（5）常温下PH=11的氨水和PH=3的盐酸两溶液等体积混合，所得溶液中离子浓度关系为

．

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,化学平衡状态的判断,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：化学平衡专题

分析：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用盖斯定律将

②×2-①

可得氢气燃烧的热化学方程式；
（2）达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，以此衍生的一些物理量也不变，以此判断是否达到平衡状态；
（3）①根据图象中的浓度变化及时间计算出用N₂的浓度变化表示的化学反应平均速率；
②根据平衡常数表达式计算出该反应的平衡常数；升高温度，平衡逆向移动，该反应的平衡常数值将减小；
（4）根据溶度积常数计算；
（5）一水合氨为弱电解质，不能完全电离，常温下PH=11的氨水和PH=3的盐酸两溶液等体积混合，氨水过量，反应后溶液呈碱性．

解答： 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用盖斯定律将

②×2-①

可得H₂（g）+

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）A．混合气体的压强不再发生变化，在恒温恒容密闭容器中，因为合成氨是气体分子数目减小的反应，混合气体的压强不再发生变化，说明达到平衡状态，故A正确；
B．反应前后气体的物质的量不相等，混合气体的相对分子质量不再发生变化，可说明气体的总物质的量不变，说明达到平衡状态，故B正确；
C．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比可能只是某一时刻的比值，不能证明是否达到平衡，故C错误；
D．无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键，不能说明达到平衡状态，故D错误；
E．反应容器中N₂、NH₃的物质的量的比值不再发生变化，说明各物质浓度不变，反应达到平衡状态，故E正确．
故答案为：ABE；
（3）①图象中氮气的浓度的减少是氢气减少的

，C为氮气的浓度变化曲线，
根据图象可知，v（N₂）=

2.0-1.0

mol?L^-1?min^-1=0.04mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.04 mol?L^-1?min^-1；
②在25 min 末反应刚好达到平衡，K=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

1×33

；该反应是放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，该反应的平衡常数值将减小，
故答案为：

（或0.148、0.15）；减小；
（4）Ksp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=5.6×10^-12，因c（Mg²⁺）=0.014mol/L，
则c（OH^-）=

5.6×10-12

0.014

mol/L=2×10^-5mol/L，
故答案为：2×10^-5mol/L；
（5）所以氨水中c（OH^-）等于盐酸中c（H⁺），一水合氨是弱电解质，氯化氢是强电解质，所以氨水浓度大于盐酸，二者等体积混合，氨水过量，溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），溶液存在电荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），则c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），应为c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评：本题考查较综合，涉及知识点较多，涉及通过图象分析化学反应速率、化学平衡及计算、难溶电解质的溶解平衡以及离子浓度大小比较等问题，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，需要学生较强的观察能力及思维能力，难度较大．