Question

1．為了減少CO對(duì)大氣的污染，某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究利用CO和H₂O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H₂．已知：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•moL^-1
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•moL^-1
（1）寫出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
（2）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•moL^-1
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示．

圖中t₃時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是升高溫度，
其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是t₂-t₃時(shí)段．
②溫度為T℃時(shí)，將1mol N₂和2mol H₂放入容積為0.5L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%．則反應(yīng)在T℃時(shí)的平衡常數(shù)為16mol^-2•L²．
③目前工業(yè)合成氨的原理是：
N₂+3H₂ $?_{500℃、鐵觸媒}^{20-50MPa}$2NH₃
如圖2表示隨條件改變，平衡體系中氨氣體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)．當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢(shì)正確的是（填序號(hào)，下同）c，當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢(shì)正確的是a．

（3）常溫下氨氣和HCl均極易溶于水，現(xiàn)將相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氨水和鹽酸混合，所得溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度按照由大到小的順序排列依次為c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）已知：①．2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•moL^-1
②.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•moL^-1
③．H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•moL^-1
根據(jù)蓋斯定律，（①-②）×$\frac{1}{2}$可得：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算；
（2）①圖中t₃時(shí)，瞬間正、逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率增大較多，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，改變的條件不能是增大壓強(qiáng)，應(yīng)是升高溫度；
t₀-t₁處于平衡狀態(tài)，t₁時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)速率都增大，且正反應(yīng)增大較多，平衡正向移動(dòng)，NH₃的含量增大，t₃時(shí)改變的條件平衡逆向移動(dòng)，t₄時(shí)到達(dá)平衡，NH₃的含量又減小，t₅時(shí)改變條件，正逆速率增大相同倍數(shù)，平衡不移動(dòng)，NH₃的含量不變；
②溫度為T℃時(shí)，將1mol N₂和2mol H₂放入容積為0.5L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，消耗的氮?dú)鉃?.5mol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1     2         0
變化量（mol）：0.5   1.5       0.5
平衡量（mol）：0.5   0.5       0.5
再根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計(jì)算；
③正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡體系中氨氣體積分?jǐn)?shù)增大；
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡體系中氨氣體積分?jǐn)?shù)減小；
（3）常溫下氨氣和HCl均極易溶于水，現(xiàn)將相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氨水和鹽酸混合，二者恰好完全反應(yīng)，所得溶液為NH₄Cl溶液中，溶液中NH₄⁺離子水解，溶液呈酸性．

解答 解：（1）已知：①．2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•moL^-1
②.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•moL^-1
③．H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•moL^-1
根據(jù)蓋斯定律，（①-②）×$\frac{1}{2}$可得：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1；
（2）①圖中t₃時(shí)，瞬間正、逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率增大較多，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，改變的條件不能是增大壓強(qiáng)，應(yīng)是升高溫度；
t₀-t₁處于平衡狀態(tài)，t₁時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)速率都增大，且正反應(yīng)增大較多，平衡正向移動(dòng)，NH₃的含量增大，t₃時(shí)改變的條件平衡逆向移動(dòng)，t₄時(shí)到達(dá)平衡，NH₃的含量又減小，t₅時(shí)改變條件，正逆速率增大相同倍數(shù)，平衡不移動(dòng)，NH₃的含量不變，平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是：t₂-t₃時(shí)段，
故答案為：升高溫度；t₂-t₃時(shí)段；
②溫度為T℃時(shí)，將1mol N₂和2mol H₂放入容積為0.5L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，消耗的氮?dú)鉃?.5mol，則：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1       2        0
變化量（mol）：0.5     1.5      0.5
平衡量（mol）：0.5     0.5      0.5
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.5}{2}）^{2}}{\frac{0.5}{2}×（\frac{0.5}{2}）^{3}}$=16，
故答案為：16；
③正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡體系中氨氣體積分?jǐn)?shù)增大，圖中曲線c符合；
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡體系中氨氣體積分?jǐn)?shù)減小，圖中曲線a符合，
故答案為：c；d；
（3）常溫下氨氣和HCl均極易溶于水，現(xiàn)將相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氨水和鹽酸混合，二者恰好完全反應(yīng)，所得溶液為NH₄Cl溶液中，溶液中NH₄⁺離子水解，溶液呈酸性，溶液中離子濃度大小為：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、熱化學(xué)方程式書寫、離子濃度大小比較等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．