Question

1．氮的氢化物NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用．
（1）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视．它在安全性、价格等方较化石燃料和氢燃料有着较大的优势．氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应：
①4NH₃（g）+5O₂ （g）=4NO （g）+6H₂O （L）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂ （g）+6H₂O （L）△H₂
则反应 4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂ （g）+6H₂O （L）△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$（请用含有△H₁、△H₂的式子表示）
（2）合成氨实验中，在体积为3L的恒容密闭容器中，投入4mol N₂和9mol N₂ 在一定条件下合成氮，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示：

温度（K）	平衡时NH3的物质的量（mol）
T1	2.4
T2	2.0

已知：破坏1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化学键消耗的总能量小于破坏2mol NH₃（g）中的化学键消耗的能量．
①则 T₁、＜T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
②T₂K下，经过10min达到化学平衡状态，则o～10min内H₂的平均速率v（H₂）=0.1mol•L^-1•min^-1．
③下列图象分别代表焓变（△H），混合气体平均相对分子质量（$\overline{M}$）、N₂体积分数φ（N₂）和气体密度（ρ）与反应时间的关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态是BC．

（3）电化学降解治理水中硝酸盐污染，在酸性条件下，电化学降解NO₃^-的原理如图1，阴极反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离．图2是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH的沉淀--溶解图象，图中直线上的点表示平衡状态．当溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol•L^-1时，认为该离子沉淀完全．
由图可知Cu（OH）₂的浓度积的值为1×10^-21.8．

Answer 1

分析 （1）由①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
结合盖斯定律可知，（①×3+②×2）×$\frac{1}{5}$得到4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；
（2）破坏1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化学键消耗的总能量小于破坏2mol NH₃（g）中的化学键消耗的能量，则合成氨的反应为放热反应，
①由表格数据可知，T₁对应的氨气平衡时物质的量大，则T₁的温度低；
②T₂K下，经过10min达到化学平衡状态，则
    N₂+3 H₂?2NH₃，
开始 4    9   0
转化  1    3   2
平衡  3   6    2
结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
③焓变（△H）始终不变，混合气体平均相对分子质量（$\overline{M}$）为变量、N₂体积分数φ（N₂）为变量，气体密度（ρ）始终不变；
（3）由图可知，硝酸根离子发生还有反应生成氮气，为阴极反应；
（4）当PH=5.6时，c（Cu²⁺）=1×10^-5mol•L^-1，再根据Ksp表达式求算．

解答 解：（1）由①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
结合盖斯定律可知，（①×3+②×2）×$\frac{1}{5}$得到4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l），则△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$，
故答案为：$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$；
（2）破坏1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化学键消耗的总能量小于破坏2mol NH₃（g）中的化学键消耗的能量，则合成氨的反应为放热反应，
①由表格数据可知，T₁对应的氨气平衡时物质的量大，则T₁的温度低，则T₁＜T₂，故答案为：＜；
②T₂K下，经过10min达到化学平衡状态，则
    N₂+3 H₂?2NH₃，
开始 4   9    0
转化 1   3    2
平衡 3   6    2
v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{3L}}{10min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.1mol•L^-1•min^-1；
③焓变（△H）始终不变，混合气体平均相对分子质量（$\overline{M}$）为变量、N₂体积分数φ（N₂）为变量，气体密度（ρ）始终不变，随反应进行，气体的物质的量减小，则$\overline{M}$随时间增大而增大，直到达到平衡状态不变；N₂体积分数逐渐减小，到达到平衡状态不变，由图可知，正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的为BC，
故答案为：BC；
（3）由图可知，硝酸根离子发生还有反应生成氮气，则Ag-Pt电极为阴极，Pt电极为阳极，则A为电池的正极，阴极上硝酸根获得电子，与通过质子交换膜的氢离子作用生成氮气与水，阴极电极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（4）由图象可知，当PH=5.6时，c（Cu²⁺）=1×10^-5mol•L^-1，Ksp=c（Cu²⁺）•c²（OH^-）=1×10^-5×（1×10^-8.4）² =1×10^-21.8，故答案为：1×10^-21.8．

点评 本题考查较综合，为高考常见题型，涉及化学平衡图象、平衡计算、盖斯定律的应用及计算、电化学原理及计算等，综合性较强，侧重化学反应原理中高频考点的考查，题目难度中等．