Question

【题目】利用化学反应原理回答下列问题：

（1）在一定条件下，将1.00molN2（g）与3.00molH2（g）混合于一个10.0L密闭容器中，在不同温度下达到平衡时NH3（g）的平衡浓度如图所示．其中温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%．

①该反应的焓变△H__0．（填“＞”或“＜”）

②该反应在T1温度下5.00min达到平衡，这段时间内N2的化学反应速率为______．

③T1温度下该反应的化学平衡常数K1=______．

（2）科学家采用质子高导电性的SCY陶瓷（可传递H+）实现了低温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验原理示意图如图所示，则阴极的电极反应式是____________．

（3）已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如表：

弱电解质	H2CO3	NH3H2O
电离平衡常数	Ka1=4.30×10﹣7 Ka2=5.61×10﹣11	Kb=1.77×10﹣5

现有常温下0.1molL﹣1的（NH4）2CO3溶液，

①该溶液呈__性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是___________．

②该（NH4）2CO3溶液中各微粒浓度之间的关系式不正确的是__．

A．c（NH4+）＞c（CO32﹣）＞c（HCO3﹣）＞c（NH3H2O）

B．c（NH4+）+c（H+）=c（HCO3﹣）+c（OH﹣）+c（CO32﹣）

C．c（CO32﹣）+c（HCO3﹣）+c（H2CO3）=0.1mol/L

D．c（NH4+）+c（NH3H2O）=2c（CO32﹣）+2c（HCO3﹣）+2c（H2CO3）

E．c（H+）+c（HCO3﹣）+c（H2CO3）=c（OH﹣）+c（NH3H2O）

Answer 1

【答案】 ＜ 8.00×10﹣3mol/（Lmin） 18.3 N2+6H++6e﹣=2NH3 碱 由于NH3H2O的电离平衡常数大于HCO3﹣的电离平衡常数，因此CO32﹣水解程度大于NH4+水解程度，溶液呈碱性 BE

【解析】（1）①根据图像可知升高温度氨气浓度降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，因此该反应的焓变△H＜0；②根据方程式可知

N2+3H22NH3

起始浓度（mol/L）0.1 0.3 0

转化浓度（mol/L）x 3x 2x

平衡浓度（mol/L）0.1-x 0.3-3x 2x

则

解得x＝0.04

所以这段时间内N2的化学反应速率为0.04mol/L÷5min＝8.00×10﹣3mol/（Lmin）；

③T1温度下该反应的化学平衡常数K1＝；

（2）电解池中阴极发生得到电子的还原反应，则阴极是氮气得到电子结合氢离子转化为氨气，电极反应式是N2+6H++6e﹣=2NH3；

（3）①一水合氨的电离常数大于碳酸氢根离子的电离常数，因此铵根的水解程度小于碳酸根的水解程度，所以该溶液呈碱性；②A．铵根的水解程度小于碳酸根的水解程度，该溶液呈碱性，则c（NH4+）＞c（CO32﹣）＞c（HCO3﹣）＞c（NH3H2O），A正确；B．根据电荷守恒可知c（NH4+）+c（H+）=c（HCO3﹣）+c（OH﹣）+2c（CO32﹣），B错误；C．根据物料守恒可知c（CO32﹣）+c（HCO3﹣）+c（H2CO3）=0.1mol/L，C正确；D．根据物料守恒可知c（NH4+）+c（NH3H2O）=2c（CO32﹣）+2c（HCO3﹣）+2c（H2CO3），D正确；E．根据电荷守恒和物料守恒可知c（H+）+c（HCO3﹣）+2c（H2CO3）=c（OH﹣）+c（NH3H2O），E错误，答案选BE。