题目内容

10.运用化学反应原理研究NH3的性质具有重要意义.请回答下列问题:
(1)利用对苯醌质子电池可检测氨气,其电池反应原理为2NH3+(对苯醌)═N2H4+(对苯酚),N2H4的结构式为,该电池正极的电极反应式为
(2)25℃时,将nmol•L-1的氨水与0.1mol•L-1的盐酸等体积混合.
①若混合溶液中c(NH4+)=c(Cl-),则溶液的pH=7.
②若混合溶液中c(NH4+)>c(Cl-),则反应的情况可能为a.
a、盐酸不足,氨水剩余   b、氨水与盐酸恰好反应   c、盐酸过量
(3)在0.5L恒容密闭容器中,一定量的N2与H2进行反应:N2(g)+3N2(g)?2NH3(g)△H=bkJ•mol-1,其化学平衡常数K与温度的关系如下:
温度/℃200300400
K1.00.860.5
①写出该反应的化学平衡常数的表达式:$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,b小于(填“大于”“小于”或“等于”)0.
②400℃时,测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3mol、2mol、1mol时,此时刻该反应的u(N2)小于(填“大于”“小于”或“等于”)u(N2).
(4)已知:①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ•mol-1
②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
写出氨高温催化氧化的热化学方程式:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.8KJ/mol.

分析 (1)肼相当于氨气分子中一个氢原子被氨基取代;
该电池正极上得到电子生成
(2)①根据电荷守恒及c(Cl-)=c(NH4+)判断溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度相对大小,从而确定溶液的酸碱性,得出正确结论;
②根据电荷守恒及c(Cl-)<c(NH4+)判断溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度相对大小,从而确定溶液的酸碱性,得出正确结论;
(3)①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,书写平衡常数表达式,分析平衡常数随温度变化,结合平衡移动原理分析反应热量变化情况;
②依据浓度商和平衡常数的比较,判断反应进行的方向;
(4)①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ•mol-1
②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
利用盖斯定律进行计算,由①+2×②得出正确结论.

解答 解:(1)肼中相当于氨气分子中一个氢原子被氨基取代,所以肼的结构式为
该电池正极上得到电子生成,电极反应式为:

故答案为:
(2)①根据电荷守恒得:c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+),溶液中c(Cl-)=c(NH4+),所以c(OH-)=c(H+),所以溶液呈中性,即pH=7,
故答案为:7;
②根据电荷守恒得:c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),当c(NH4+)>c(Cl-)时,则c(H+)<c(OH-),溶液呈碱性;
a.盐酸不足,氨水剩余,溶液显碱性,与题意相符,故a可选;
b.氨水与盐酸恰好反应,生成氯化铵,铵根离子水解显酸性,与题意不符,故b不选;
c.盐酸过量,溶液呈酸性,与题意不符,故c不选;
故答案为:a;
(3)①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=bkJ•mol-1,平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,
由表中数据可知:平衡常数随温度升高而减小,说明升高温度,平衡逆向进行,逆向是吸热反应,故正反应为放热反应,故b小于0,
故答案为:$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$;小于;
②400°C N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的K=0.5,400℃时,测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3mol、2mol、1mol时,浓度分别为$\frac{3}{0.5}$=6mol/L,$\frac{2}{0.5}$=4mol/L,$\frac{1}{0.5}$=2mol/L,Qc=$\frac{{6}^{2}}{4×{2}^{3}}$=1.1>K,说明平衡逆向进行,v(N2)<v(N2);
故答案为:小于;
(4)①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ•mol-1
②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
由①+2×②可得:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=(-1266.8kJ•mol-1)+(+180.5kJ•mol-1)=-905.8KJ/mol,
故答案为:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.8KJ/mol.

点评 本题考查的知识点较多,涉及结构式、电极反应式的书写,溶液中离子浓度大小的判断,平衡常数的计算和化学平衡移动原理,以及盖斯定律的应用,综合性较强,浓度较大.要注意掌握根据浓度商和平衡常数的比较,判断反应进行的方向.

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