Question

（14分）運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究NH₃的性質(zhì)具有重要意義。

（1）科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。據(jù)報(bào)道，在光照條件下，N₂在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)生成NH₃和另一種單質(zhì)。在使用催化劑b和不使用催化劑a時(shí)，該反應(yīng)過(guò)程和能量的變化關(guān)系如圖所示。

①寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式                                       。

②a和b相比，二者的平衡常數(shù)關(guān)系是K_a   K_b（填“>”、“=”或“<”）

③升高溫度，平衡時(shí)NH₃的含量                     （填“增大”、“不變”或“減小”）

（2）在0.5L的密閉容器中，一定量的N₂和H₂發(fā)生反應(yīng)：N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g) ΔH <0。400℃時(shí)，K= 0.5，某一時(shí)刻測(cè)得N₂、H₂和NH₃三種物質(zhì)物質(zhì)的量分別為2mol、1mol和3mol，則該反應(yīng)的v_正(N₂)    v_逆（N₂）（填 “>” 、“=” 或“<”）

（3）NH₃的催化氧化反應(yīng)是工業(yè)制HNO₃的關(guān)鍵步驟，測(cè)得某溫度下固定容積的容器中的數(shù)據(jù)為：

濃度mol.L-1 時(shí)間	c(NH3)	c(O2)	c(NO)
0min	1.000	1.600	0.000
2min	0.600	a	0.400
4min	0.500	0.975	0.500
6min	0.500	0.975	0.500
8min	0.700	1.225	0.750

①則2 ～4min內(nèi)，v(O₂)=                       。

②在第8min時(shí)改變條件，你認(rèn)為改變的條件可能是                         。

（4）常溫下，向0.001mol·L^-1的AlCl₃ 溶液中通入NH₃直至過(guò)量，現(xiàn)象        ，當(dāng)PH =        時(shí)，開(kāi)始生成沉淀（已知：Ksp[Al(OH)₃]= 1.0×10^-33）。

 

Answer 1

（1）① 2N₂ + 6H₂O   4NH₃ + 3O₂          （2分）  

② =       （1分）    ③ 增大      （1分）

（2） <          （2分）

（3）① 0.0625 mol/(L·min)       （2分）

② 增大NO的濃度（或增加NO的物質(zhì)的量）  （2分）

（4）生成白色沉淀  （2分）    4    （2分）

解析:（1）①根據(jù)反應(yīng)前后原子守恒可知，單質(zhì)是氧氣，所以反應(yīng)式為2N₂ + 6H₂O  4NH₃ + 3O₂。

②催化劑能降低反應(yīng)的活化能，但不能改變平衡常數(shù)，所以平衡常數(shù)是不變的。

③根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的含量增大。

（2）某一時(shí)刻測(cè)得N₂、H₂和NH₃三種物質(zhì)物質(zhì)的量分別為2mol、1mol和3mol，則其濃度分別為4.0mol/L、2.0mol/L、6.0mol/L。所以此時(shí)＞0.5,所以反應(yīng)逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率。

（3）①氨氣發(fā)生催化氧化的方程式為4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O,在2 ～4min內(nèi)，氨氣濃度的變化量是0.600mol/L－0.500mol/L＝0.100mol/L，所以氧氣的濃度變化量是0.125mol/L，則反應(yīng)速率為。

②4min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，而在第8min時(shí)，氨氣、氧氣和NO的濃度均增大，所以只能是增大了生成物NO的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

（4）根據(jù)氫氧化鋁的溶度積常數(shù)可知當(dāng)鋁離子濃度是0.001mol/L時(shí)，溶液中OH^－的濃度為，則氫離子濃度為10^－4，所以pH等于4.