Question

（1）在容积为1L的密闭容器中合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示：

T/℃	200	300	400	500
K	K1	K2	0.5	K3

通过分析确定K₃

 

0.5（填“＞”、“＜”或“=”）．400℃，2NH₃（g）═N₂（g）+3H₂（g）的化学平衡常数为

 

；当测得NH₃、N₂、H₂物质的量分别为2mol、1mol、2mol时，该反应的v（N₂）_正

 

v（N₂）_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）工业上可以利用钛白粉（TiO₂）生产金属钛，钛白粉是利用TiO²⁺发生水解反应生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧制得的．写出TiO²⁺发生水解反应的离子方程式

 

．
已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ/mol；②2Cl₂（g）+Ti（s）=TiCl₄（l）△H=-770kJ/mol，写出镁与TiCl₄（l）反应的热化学方程式

 

．
（3）家用水壶长期使用后会形成很多水垢，某同学设想“把水垢中含有的CaSO₄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．”（常温下Ksp（CaSO₄）：Ksp（CaCO₃）=1.4×10⁴）分析该同学的设想能否实现？

 

．若能实现，写出CaSO₄转化为CaCO₃的离子方程式为

 

；如不能实现，简述理由

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,盐类水解的原理,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题,盐类的水解专题

分析：（1）对于放热反应温度越高，化学平衡常数越小，当温度不变，当温度不变，互为可逆反应的K互为倒数，据Qc和Kc之间的关系计算是否达到化学平衡状态；
（2）根据信息：TiO²⁺发生水解反应生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀结合水解反应的实质来书写；根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（3）根据沉淀会向着更难溶的物质进行转化来回答．

解答： 解：（1）该反应是放热的，对于放热反应升高温度，化学平衡常数减小，所以K₃＜0.5，400℃时，N₂（ g）+3H₂（g）═2NH₃（g）的K=0.5，当温度不变，互为可逆反应的K为倒数，所以400℃，2NH₃（g）═N₂（g）+3H₂（g）的化学平衡常数为2，当测得NH₃、N₂、H₂物质的量分别为2mol、1mol、2mol时，此时Qc=

22

1×23

=0.5=K，达到平衡状态，v（N₂）_正=v（N₂）_逆，故答案为：＜；2；=；
（2）TiO²⁺发生水解反应生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，即TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺，已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ/mol；②2Cl₂（g）+Ti（s）=TiCl₄（l）△H=-770kJ/mol，①×2-②即可得到反应是Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s），所以反应的焓变△H=2×（-641kJ/mol）-（-770kJ/mol）=-512kJ/mol，故答案为：TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺；2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
（3）因为Ksp（CaSO₄）：Ksp（CaCO₃）=1.4×10⁴，即碳酸钙更难溶，沉淀会向着更难溶的物质进行转化，所以硫酸钙向着碳酸钙的转化可以实现，即CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），故答案为：能实现；CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．

点评：本题考查学生利用盖斯定律计算化学焓变以及化学反应速率和平衡的计算、沉淀转化等方面的综合知识，难度大．