题目内容
【题目】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) H=-92.2 kJ·mol-1 ,据此回答以下问题:
(1)①某温度下,若把 10 mol N2 与 30 mol H2置于体积为 10 L 的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为 20%,则该温度下反应的K=_______ (可用分数表示)。
②对于合成氨反应而言,下列有关图像一定正确的是______(选填序号)。
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③在碱性溶液中通过电解法可以实现由 N2 制取 NH3:2N2+6H2O
4NH3+3O2,阴极的电极反应式是_______________。
(2)室温下,若将 0.1 mol·L-1 盐酸滴入 20 mL 0.1 mol·L-1 氨水中,溶液 pH 随加入盐酸体积的变化曲线如下图所示。
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①NH3·H2O 的电离方程式是_______________。
②b 点所示溶液中的溶质是_______________。
③c 点所示溶液中,离子浓度从大到小的关系为_______________。
④常温下,若将 amol/LNH3·H2O 与等体积的 bmol/L 的盐酸混合,充分反应后溶液呈中性(不考虑氨水和盐酸的挥发),则该温度下 NH3·H2O 的电离常数Ka=___________(用含 a 和 b 的代数式表示)
【答案】 1/12 ac N2+6e-+6H2O= 2NH3+6OH- NH3·H2O
NH4++OH– NH4Cl;NH3·H2O c(Cl–) >c (NH4+)>c (H+)>c (OH–) 10-7b/(a-b)
【解析】(1)① N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 1 3 0
转化浓度(mol/L) x 3x 2x
平衡浓度(mol/L)1-x 3-3x 2x
平衡混合气体中氨气的体积分数为20%,则
×100%=20%,解得x=
,平衡常数K=
=
;②a.先出现拐点的先达到平衡,则T2大,温度高,平衡逆向移动,与图象一致,选项a正确;b.平衡时浓度不一定相等,平衡浓度取决起始浓度和转化率,图象表示错误,选项b错误;c.使用催化剂加快反应速率,对平衡无影响,平衡时物质的浓度不变,与图象一致,选项c正确;答案选ac;③阴极N2得到电子,化合价升高,发生还原反应,阳极OH-失去电子发生氧化反应,阴极反应:N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-;(2)①一水合氨是弱电解质,在水溶液里只有部分电离,电离出氢氧根离子和铵根离子,一水合氨的电离方程式为:NH3·H2O
NH4++OH–;②b点溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),氯化铵是强酸弱碱盐,其水溶液呈酸性,要使其水溶液呈中性,则氨水应该稍微过量,则溶质为NH4Cl、NH3·H2O;③c点溶液呈酸性,c (H+)>c (OH-),由溶液的电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)可知c (Cl-)>c (NH4+),溶液呈酸性为铵根离子水解导致,则浓度大小顺序为c (Cl-)>c (NH4+)>c (H+)>c (OH-);④将a molL-1的氨水与b molL-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,溶液中c(OH-)=1×10-7mol/L,
溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=
mol/L,混合后反应前c(NH3H2O)=
mol/L,则反应后c(NH3H2O)=(
-
)mol/L,Kb=
=
=10-7
。