Question

15．氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品及工業(yè)原料．
Ⅰ．某溫度下，合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=3.0×10³（mol/L）^-1，
（1）寫出其對應(yīng)的化學(xué)方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃
（2）某溫度下，如果在體積恒定為10L的密閉容器中充入：0.1molN₂、0.1molH₂和2molNH₃則反應(yīng)逆向進行（填“正向進行”或“逆向進行”或“達到平衡”）．
（3）該溫度下，在體積恒定為10L的四個密閉容器中分別充入下列物質(zhì)，反應(yīng)達到平衡后，N₂的轉(zhuǎn)化率最大的是c．
a.10molN₂、30molH₂和20molNH₃ b．10molN₂和30molH₂
c.20molN₂和60molH₂ d．10molN₂和28molH₂
Ⅱ．氨氣極易溶于水，氨水是氨氣溶于水而形成的溶液，回答下列問題：
（4）在氨水溶液中加水稀釋的過程，NH₃•H₂O的電離程度增大（填“增大”“減小”或“不變”，$\frac{c（{NH}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}$不變（同上）．
（5）室溫下，a　mol•L^-1的（NH₄）₂SO₄水溶液的pH=5，則NH${\;}_{4}^{+}$水解平衡的平衡常數(shù)表達式為$\frac{10{\;}^{-5}×（10{\;}^{-5}-10{\;}^{-9}）}{2a+10{\;}^{-9}-10{\;}^{-5}}$（用含代數(shù)a的較為精確的數(shù)學(xué)表達式表示，不必化簡，不做近似運算）
（6）室溫下，向濃度均為0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，首先生成沉淀對應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．
（已知：室溫時K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11mol³•L^-3，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20　mol³．L^-3）．
（7）測定某產(chǎn)品中KI含量的方法是：
a．稱取3.340g樣品，溶解，在250mL容量瓶定容；
b．量取25.00mL溶液于錐形瓶中，加入足量KIO₃，用少量稀硫酸酸化后，使KIO₃與KI反應(yīng)完全；
c．以淀粉為指示劑，用0.2400mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗溶液體積平均值為10.00mL．
已知：IO₃^-+I^-+H⁺═I₂+H₂O（未配平），I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．
該樣品中KI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.4%．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）工業(yè)合成氨是氮氣和氫氣在催化劑、高溫、高壓條件下反應(yīng)生成氨氣；
（2）根據(jù)濃度積與平衡常數(shù)K的關(guān)系比較；
（3）依據(jù)加入一種反應(yīng)物可以增加另外一種反應(yīng)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率回答；
（4）弱電解質(zhì)加水稀釋促進電離，電離平衡常數(shù)、離子積常數(shù)隨溫度變化分析；
（5）根據(jù)Kw計算溶液中c（OH^-），根據(jù)電荷守恒計算溶液中c（NH₄⁺），根據(jù)物料守恒計算溶液中c（NH₃•H₂O），代入平衡常數(shù)表達式計算；
（6）溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀，氫氧化銅的溶度積小于氫氧化鎂的溶度積，所以氫氧化銅先沉淀，據(jù)此解答即可；
（7）KIO₃與KI反應(yīng)完全的化學(xué)方程式為IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，反應(yīng)的關(guān)系式為5I^-～3I₂～6S₂O₃^2-，結(jié)合關(guān)系式法計算．

解答 解：（1）工業(yè)合成氨是氮氣和氫氣在催化劑、高溫、高壓條件下反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃ ；
故答案為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃ ；
（2）合成氨反應(yīng)濃度積=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$=$\frac{0.2{\;}^{2}}{0.01×0.01{\;}^{3}}$=4000000=4×10⁶＞K=3.0×10³，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動，故答案為：逆反應(yīng)；
（3）a與b相比，a中含有大量的氨氣，因此b中氨氣的轉(zhuǎn)化率大于a中．b與d相比，b中氫氣濃度大，大轉(zhuǎn)化率高；由于正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，所以增大壓強平衡向正反應(yīng)方向進行，c與b相比，相當(dāng)于是在b的基礎(chǔ)上增大壓強，氮氣轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：c；
（4）在氨水溶液中加水稀釋的過程，一水合氨屬于弱電解質(zhì)，加水稀釋NH₃．H₂O的電離程度增大，$\frac{c（{NH}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}$=$\frac{c（{NH}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}$×$\frac{c（OH{\;}^{-}）}{c（OH{\;}^{-}）}$=$\frac{Kb}{Kw}$，弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)和離子積常數(shù)隨溫度變化，溫度不變，比值不變；
故答案為：增大；不變；
（5）NH₄⁺水解導(dǎo)致硫酸銨溶液顯酸性，水解方程式為NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，室溫下，在a mol•L^-1的（NH₄）₂SO₄水溶液中pH=5，溶液中c（H⁺）=10^-5mol/L，故溶液中c（OH^-）=10^-9mol/L，根據(jù)電荷守恒有：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₄^2-），即c（NH₄⁺）+10^-5mol/L=10^-9mol/L+2amol/L，則c（NH₄⁺）=（2a+10^-9-10^-5）mol/L，根據(jù)物料守恒計算溶液中c（NH₃•H₂O）=2amol/L-（2a+10^-9-10^-5）mol/L=（10^-5-10^-9）mol/L，故NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺的平衡常數(shù)的表達式為$\frac{10{\;}^{-5}×（10{\;}^{-5}-10{\;}^{-9}）}{2a+10{\;}^{-9}-10{\;}^{-5}}$；
故答案為：$\frac{10{\;}^{-5}×（10{\;}^{-5}-10{\;}^{-9}）}{2a+10{\;}^{-9}-10{\;}^{-5}}$；
（6）溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀，氫氧化銅的溶度積小于氫氧化鎂的溶度積，所以氫氧化銅先沉淀，銅離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和銨根離子，離子方程式為Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；
（7）KIO₃與KI反應(yīng)完全的化學(xué)方程式為IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，
反應(yīng)的關(guān)系式為5I^-～3I₂～6S₂O₃^2-，n（Na₂S₂O₃）=0.2400mol/L×0.01L=2.4×10^-3mol，
由關(guān)系式可知n（KI）=2.4×10^-3mol×$\frac{5}{6}$=2×10^-3mol，
則3.340g樣品中含有KI的質(zhì)量為2×10^-3mol×$\frac{250}{25}$×166g/mol=3.32g，
則樣品中KI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{3.32}{3.34}$×100%=99.4%，
故答案為：99.4%．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、鹽類水解、水的電離等知識，為高考常見題型，難度中等，注意把握相關(guān)基本理論的理解和應(yīng)用．