题目内容
（2010?诸城市模拟）研究化学反应对人类社会的发展进步有重要意义．
（1）已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H1=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应生成氨气，试写出此反应的热化学方程式
（2）现有反应：Cu+H2SO4═CuSO4+H2，欲通过如图1所示装置实现上述反应，请选择合适的装置在括
号内标出电极材料（填“Cu”或“C”），并且写出C电极上的电极反应式
（3）长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率．水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去．则CaSO4 转化为CaCO3的离子方程式为
（4）科学研究发现纳米级Cu2O的可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H2O（g）
2H2（g）+O2（g）△H＞0，不同时段产生O2的量见下表：
则：
①该条件下上述反应的化学平衡常数K=
②若达到平衡后在t1时刻保持温度不变，将容器的体积缩小，请在图2中画出正、逆反应速率随时间变化的关系图．
（1）已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H1=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应生成氨气，试写出此反应的热化学方程式
2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=-1650kJ/mol
2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=-1650kJ/mol
．（2）现有反应：Cu+H2SO4═CuSO4+H2，欲通过如图1所示装置实现上述反应，请选择合适的装置在括
号内标出电极材料（填“Cu”或“C”），并且写出C电极上的电极反应式
2H++2e-→H2↑
2H++2e-→H2↑
．（3）长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率．水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去．则CaSO4 转化为CaCO3的离子方程式为
CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq）
CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq）
．（4）科学研究发现纳米级Cu2O的可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H2O（g）
| 光 |
| Cu2O |
| 时间/min | 20 | 40 | 60 | 80 |
| n（O2）/mol | 0.0010 | 0.0016 | 0.0020 | 0.0020 |
①该条件下上述反应的化学平衡常数K=
1.7×10-6mol/L
1.7×10-6mol/L
；②若达到平衡后在t1时刻保持温度不变，将容器的体积缩小，请在图2中画出正、逆反应速率随时间变化的关系图．
分析：（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，根据电解池的构成条件来回答；
（3）沉淀向着更难溶的方向转化；
（4）①根据化学平衡常数表达式的写法来回答；
②保持温度不变，将容器的体积缩小，则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行．
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，根据电解池的构成条件来回答；
（3）沉淀向着更难溶的方向转化；
（4）①根据化学平衡常数表达式的写法来回答；
②保持温度不变，将容器的体积缩小，则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行．
解答：解（1）已知：①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H1=-92.4kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
则反应2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）等于①×2-3×②-6×③，所以△H=2△H1-3△H2-6△H3=-1650 kJ/mol，
故答案为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=-1650 kJ/mol；
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阴极是导体即可，电解质为硫酸，即：
，
C电极为阴极，反应为：2H++2e-→H2↑，故答案为：；2H++2e-→H2↑；
（3）沉淀向着更难溶的方向转化，CaSO4和碳酸钠反应转化为CaCO3的离子方程式为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq），
故答案为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq）；
（4）①解：根据表中数据，可以看出反应在60min时达到平衡，则
2H2O（g）
2H2（g）+O2（g）
初始浓度：0.05 0 0
变化浓度：0.002 0.002 0.001
平衡浓度：0.048 0.002 0.001
则平衡常数K=
=1.7×10-6mol/L，由图可知H2的浓度随时间降低，改变条件瞬间H2浓度不变，所以不保持温度不变，将容器的体积缩小，
则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行，即向左进行，所以逆反应速率还是大于正反应速率，即
，
故答案为：1.7×10-6mol/L；．
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
则反应2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）等于①×2-3×②-6×③，所以△H=2△H1-3△H2-6△H3=-1650 kJ/mol，
故答案为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=-1650 kJ/mol；
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阴极是导体即可，电解质为硫酸，即：
，C电极为阴极，反应为：2H++2e-→H2↑，故答案为：
；2H++2e-→H2↑；（3）沉淀向着更难溶的方向转化，CaSO4和碳酸钠反应转化为CaCO3的离子方程式为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq），
故答案为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq）；
（4）①解：根据表中数据，可以看出反应在60min时达到平衡，则
2H2O（g）
| 光 |
| Cu2O |
初始浓度：0.05 0 0
变化浓度：0.002 0.002 0.001
平衡浓度：0.048 0.002 0.001
则平衡常数K=
| c2(H2)?c(O2) |
| c2(H2O) |
则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行，即向左进行，所以逆反应速率还是大于正反应速率，即
，故答案为：1.7×10-6mol/L；
．点评：本题考查学生化学平衡常数的含义以及化学反应速率和化学平衡的影响因素知识，是一道综合题，难度较大．
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