Question

以下是處于研究階段的“人工固氮”的新方法．N₂在催化劑表面與水發(fā)生反應：
2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）-1530.4kJ
完成下列填空：
（1）該反應平衡常數(shù)的表達式K=

 

．在答題紙的坐標圖中畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注．
（2）上述反應達到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達到平衡時

 

．
a．平衡常數(shù)K增大             b．H₂O的濃度減小
c．容器內(nèi)的壓強增大           d．v_逆（O₂）減小
（3）部分實驗數(shù)據(jù)見下表（條件：2L容器、催化劑、光、N₂ 1mol、水3mol、反應時間3h）：

序號	第一組	第二組	第三組	第四組
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

第四組容器中3小時內(nèi)以NH₃表示的平均反應速率是

 

．第四組容器內(nèi)NH₃生成量最小的可能原因是

 

．
（4）若用該反應進行工業(yè)生產(chǎn)，請選擇適宜的條件

 

．
（5）氨水是實驗室最常用的弱堿．
①向滴有少量酚酞試液的稀氨水，加入少量的NH₄Cl晶體，可觀察到

 

，則證明-水合氨是弱電解質(zhì)．
②向鹽酸中滴加氨水至過量，該過程中離子濃度大小關(guān)系可能正確的是

 

．
a．c（Cl^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）     b．c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（OH^-）＞c（H⁺）
c．c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）    d．c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（Cl^-）

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,反應速率的定量表示方法,離子濃度大小的比較

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）該反應平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積比上反應物濃度的冪之積，使用催化劑降低反應的活化能；
（2）a．正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)K增大；
b．升高溫度，H₂O的濃度不變；
c．升高溫度，平衡正向移動，容器內(nèi)的壓強增大；
d．升高溫度正逆反應速率都增加；
（3）3小時內(nèi)以NH₃濃度的變化量來表示；第四組溫度最高但達平衡時，氨氣的物質(zhì)的量最小，可能是溫度對催化劑的活性的影響；
（4）進行工業(yè)生產(chǎn)，要反應速率快，轉(zhuǎn)化率高；
（5）①如果氨水是弱堿，則存在電離平衡，加入含有相同離子的鹽能改變平衡的移動，則溶液的顏色發(fā)生變化，如果不變化，則證明是強堿；
②a、根據(jù)電荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），則有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此時氨水應過量少許；
b、鹽酸稍稍過量時：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-）；
c、體系為NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水過量較多時，溶液呈堿性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）；
d、鹽酸是1：1的電離氫離子，氫離子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-）．

解答： 解：（1）反應平衡常數(shù)的表達式K=

c(NH3)4c(O2)3

c(N2)3

；使用催化劑降低反應的活化能降低，正反應為吸熱反應，反應物比生成物的能量低，
故答案為：

c(NH3)4c(O2)3

c(N2)3

；；
（2）a．正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)K增大，故選；
b．升高溫度，H₂O的濃度不變，故不選；
c．升高溫度，平衡正向移動，容器內(nèi)的壓強增大，故選；
d．升高溫度正逆反應速率都增加，故不選；
故答案為：ac；
（3）3小時內(nèi)以NH₃濃度的變化量，v（NH₃）=

2×10-6mol-0 2L

3h

=33×10^-7mol/L?h，第四組溫度最高但達平衡時，氨氣的物質(zhì)的量最小，可能是催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢，故答案為：33×10^-7mol/L?h；催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢；
（4）進行工業(yè)生產(chǎn)，要反應速率快，轉(zhuǎn)化率高，從速率方面考慮應選擇高效催化劑、提高溫度，從轉(zhuǎn)化率方面考慮應及時將產(chǎn)物移出反應容器，故答案為：選擇高效催化劑、提高溫度、及時將產(chǎn)物移出反應容器；
（5）①向氨水中加入氯化銨后，如果氨水是弱電解質(zhì)，則抑制氨水的電離，溶液中氫氧根離子濃度降低，溶液的堿性減弱，則溶液的顏色變淺，則說明氨水存在電離平衡，故答案為：紅色變淺；
②a根據(jù)電荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），則有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此時氨水應過量少許，故a正確；
b、鹽酸稍稍過量時：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-），故b錯誤；
c、體系為NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水過量較多時，溶液呈堿性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺），故c正確；
d、鹽酸是1：1的電離氫離子，氫離子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-），故d錯誤；
故選ac．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)表達式的書寫，以及影響化學速率的因素和弱電解質(zhì)的實驗探究，利用假設(shè)法來分析解答即可，難度不大．