Question

9．氨气是一种重要工业原料，在工农业生产中具有重要的应用．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180.5kJ•mol^-1
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ•mol^-1
则N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol
（2）工业合成氨气的反应为N₂（g）+3H₂（g）高温、高压催化剂 2NH₃（g）．在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到初始体积为1L的密闭容器中达到平衡后，单独改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是①②．（填序号）
①增大压强  ②增大反应物的浓度  ③使用催化剂  ④降低温度
（3）将相同体积、pH之和为14的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（4）氢气是合成氨的原料之一，如图是以SO₂、I₂、H₂O为原料，利用核能使水分解制氢气的一种流程．

反应X的化学方程式为SO₂+I₂+2H₂O$\frac{\underline{\;100-120℃\;}}{\;}$2HI+H₂SO₄．该流程中循环使用的原料除了SO₂外，还有I₂．从理论上讲，该流程中，1mol原料水制得1molH₂．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
则反应N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）可以是①+③×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得到，热量也进行相应的计算；
（2）平衡常数只与温度有关，催化剂不能改变平衡状态，根据影响化学平衡移动的因素以及影响化学平衡常数的因素来回答；
（3）氨水可以和盐酸之间发生反应得到氯化铵溶液，根据离子浓度大小比较方法来回答；
（4）根据流程图判断能循环使用的物质；根据水和氢气的关系式计算生成的氢气的量．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
由盖斯定律可知①+③×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得到N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
所以该反应的△H=180.5kJ•mol^-1+（-483.6kJ•mol^-1）×$\frac{3}{2}$-（-905kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=-92.4kJ/mol，
故答案为：△H=-92.4kJ/mol；
（2）平衡常数只与温度有关，催化剂不能改变平衡状态，增大反应物浓度化学平衡正向移动，增大压强，化学平衡向着正反应方向移动，因此能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是①②，
故答案为：①②；
（3）将相同体积、pH之和为14的氨水和盐酸混合后，所得的溶液是氯化铵和氨水的混合物，
溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）根据流程图知，该流程中循环使用的原料有SO₂、I₂；一个H₂O中含有2个氢原子，所以水分子和氢分子的个数之比是1：1，故从理论上讲，该流程中，1mol原料水制得1mol氢气．
故答案为：I₂；1．

点评 本题是一道综合知识的考查题，涉及热化学、化学平衡移动，无机化学流程图等方面知识，综合性较强强，难度中等，侧重于学生分析和解决问题的能力，（4）是难点，会分析流程图是解本题的关键．