题目内容
【题目】（1）M由两种短周期元素组成，每个M分子含有18个电子，其分子球棍模型如图所示。测得M的摩尔质量为32 g/mol。面出编号为2的原子结构示意图：_________。
（2）在常温常压和光照条件下，N2在催化剂(TiO2)表面与H2O反应，生成1mol NH3和O2时的能量变化值为382.5 lkJ，达到平衡后此反应NH3生成量与温度的实验数据如下表所示。则该反应的热化学方程式为______。
T/K | 303 | 301 | 323 |
NH3生成量／(10-1mol) | 4.3 | 5.9 | 6.0 |
（3）在溶液中，一定浓度的NH4+能溶解部分Mg(OH)2固体，反应如下：2 NH4+ (aq)+Mg(OH)2(s)
Mg2+( aq)+ 2NH3·H2O( aq)
写出上述反应的平衡常数表达式______________。
某研究性学习小组为探究Mg2+与NH3·H2O反应形成沉淀的情况，设计如下两组实验：
实验① | 等体积1mol／L氨水和0.1 mol／LMgCl2溶液混合 | 生成白色沉淀 |
实验② | 等体积0.1mol／L氨水和l mol／LMgCl2溶液混合 | 无现象 |
请结合平衡常数表达式分析实验①②产生不同现象的原因：_____________________。
（4）在室温下，化学反应I- (aq)+ClO-( aq)=IO-( aq)+Cl-( aq)的反应物初始浓度、溶液中的氢氧根离子初始浓度及初始速率间的关系如下表所示：
实验编号 | I-的初始浓度( mol·L-1) | ClO-的初始浓度( mol·L-1) | OH-的初始浓度( mol·L-1) | 初始速率v(mol·L-1··s-1) |
1 | 2×10-3 1.5×10-3 | 1.00 | 1.8×10-4 | |
2 | a | 1.5×10-3 | 1.00 | 3.6×10-4 |
3 | 2×10-3 | 3×10-3 | 2.00 | 1.8×10-4 |
4 | 4×10-3 | 3×10-3 | 1.00 | 7.2×10-4 |
已知表中初始反应速率与有关离子浓度关系可以表示为：v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c(温度一定时，k为常数)。
①设计实验2和实验4的目的是_________；
②计算b、c的值：b=________，c=_______；
③若实验编号4的其他浓度不变，仅将溶液的酸碱值变更为pH=13，反应的初始速率v=_____mol·L-l·s-1。
【答案】 
2N2 (g)+ 6H2O(1)=4NH3 (g) +3O2 (g) △H=+1 530.0 kJ/mol 
从平衡常数表达式可以看出，当c(NH3·H2O)、((Mg2+)改变相同的程度时，c2 (NH3·H2O)对沉淀生成的影响更大 探究ClO-的浓度变化对初始反应速率的影响 1 -1 7.2×10－3
【解析】（1）根据题意推断，M分子中含有4个“1”原子和2个“2”原子，且M由两种短周期元素组成、每个M分子含有18个电子，则“1”只能为H原子、2为N原子，所以M为N2H4，氮原子的核电荷数为7，其原子结构示意图为
；（2）根据表中数据可知，升高温度，氨气的物质的量增加，平衡右移，说明正反应是吸热反应，根据原子守恒可知热化学方程式为2N2 (g)+ 6H2O(1)＝4NH3 (g) +3O2 (g) △H=+1 530.0 kJ/mol；（3）固体物质不能写进平衡常数表达式，则该反应的平衡常数：K＝c(Mg2+)c2(NH3H2O)/c2(NH4+) ；根据平衡表达式可以看出，当c(NH3·H2O)、c(Mg2+)改变相同的程度，c2 (NH3·H2O)对沉淀生成的影响更大或①中c（Mg2+）c2（OH-）≥Ksp[Mg（OH）2]，而②中c（Mg2+）c2（OH-）＜Ksp[Mg（OH）2]，所以实验①、②产生的现象不同；（4）①根据控制变量设计对比实验原则，实验1和2的目的是探究I-的浓度变化对初始反应速率的影响，实验2和4的目的是探究ClO-的浓度变化对初始反应速率的影响；②将实验1和实验4的数据分别代入v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c可得b＝1。同样将实验3和实验4的有关数据代入v=kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c可得c＝－1；③pH＝13，则c(OH－)＝0.1mol/L，所以v＝kc(I-)c(ClO-)bc(OH-)c＝kc(I-)c(ClO-)b×（0.1）－1。又因为kc(I-)c(ClO-)b×（1）－1＝7.2 × 10–4，解得v＝7.2×10-3 mol·L-l·s-1。
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