Question

17．氮是地球上含量丰富的一种元素，其单质及化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）一定温度下，在2L容积恒定的密闭容器中充入2mol N₂和8mol H₂并发生反应．10min达平衡，测得氨气的浓度为0.4mol/L，此时氮气的转化率为20%．
（2）如图是1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反应生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）过程中能量变化示意图，写出该反应的热化学方程式：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234KJ/mol
（3）在容积恒定的密闭容器中，进行如下反应：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	398	498
平衡常数K	K1	K2

①写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②试判断K₁＞K₂（填写“＞”“=”或“＜”）；
③NH₃（g）燃烧的方程式为4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），已知：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol   N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol  则NH₃ （g）的燃烧热282.8kJ/mol．
（4）常温1L0.1mol•L^-1醋酸与1L0.1mol•L^-1氨水反应，放出的热量为a kJ，写出此离子反应的热化学方程式CH₃COOH（aq）+NH₃•H₂O（aq）=CH₃COO^-（aq ）+NH₄⁺ （aq ）+H₂O（l）△H=-10akJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根据n=cV计算生成氨气物质的量，再根据方程式计算消耗氮气的物质的量，而计算氮气的转化率；
（2）由图可知，1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反应生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）放出热量为368kJ-134kJ=234kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（3）①化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
②正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
③已知：Ⅰ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
Ⅲ．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol
根据盖斯定律，（Ⅱ-Ⅲ+Ⅰ×$\frac{3}{2}$）÷2可得：NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）═NO₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（l）；
（4）1mol醋酸反应时放出热量为10a kJ，醋酸与一水合氨反应生成醋酸铵与水，醋酸、一水合氨为溶液，生成醋酸铵完全电离，据此书写热化学方程式．

解答 解：（1）生成氨气物质的量为0.4mol/L×2L=0.8mol，由方程式可知消耗氮气为0.8mol×$\frac{1}{2}$=0.4mol，故氮气的转化率为$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，故答案为：20%；
（2）由图可知，1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反应生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）放出热量为368kJ-134kJ=234kJ，热化学方程式为：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234KJ/mol，
故答案为：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234KJ/mol；
（3）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数K₁＞K₂，
故答案为：＞；
③已知：Ⅰ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ．N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
Ⅲ．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol
根据盖斯定律，（Ⅱ-Ⅲ+Ⅰ×$\frac{3}{2}$）÷2可得：NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）═NO₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（l） 则△H=
[67.8kJ/mol-（-92.0kJ/mol ）+（-483.6kJ/mol ）×$\frac{3}{2}$]=-282.8kJ/mol，故NH₃ （g）的燃烧热282.8kJ/mol．
故答案为：282.8；
（4）醋酸、一水合氨的物质的量均为1L×0.1mol/L=0.1mol，二者恰好完全反应生成醋酸铵与水，1mol醋酸反应时放出热量为akJ×$\frac{1mol}{0.1mol}$=10a kJ，故热化学方程式为：CH₃COOH（aq）+NH₃•H₂O（aq）=CH₃COO^-（aq ）+NH₄⁺ （aq ）+H₂O（l）△H=-10akJ/mol，
故答案为：CH₃COOH（aq）+NH₃•H₂O（aq）=CH₃COO^-（aq ）+NH₄⁺ （aq ）+H₂O（l）△H=-10akJ/mol．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数及影响因素、热化学方程式书写、盖斯定律应用等，（4）中注意物质聚集状态，难度中等．