Question

7．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，其原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol，
（1）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得数据如表：

	不同时间各物质的物质的量/mol
	0min	1min	2min	3min	4min
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0.00	0.20	n2	1.00	1.00

根据表中数据计算：
①0 min～1 min内N₂的平均反应速率为0.05mol/（L•min）
②该条件下反应的平衡常数k=0.15（保留两位小数）
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂、NH₃各1mol，化学平衡向正向（填“正向”、“逆向”或“不移动”），该反应的平衡常数k不变（填“变大”“减小”或“不变”）
④能表明该反应达到平衡状态的是B（选填序号）
A．N₂的转化率等于NH₃的产率           B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．v（N₂）与v（H₂）的比值不变        D．混合气体的密度不变
（2）室温下向10mL0.3mol/LNaOH溶液中加入0.3mol/L的一元酸HA溶液pH的变化曲线如图，下列说法正确的是CE．
A．a点所示溶液中c（Na⁺）＞c（A^-）＞c（H⁺）＞c（HA）
B．a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C．b点所示溶液中c（A^-）＞c（HA）
D．pH=7时，c（Na⁺）=c（A^-）+c（HA）
E．b点所示溶液中c（HA）+c（A^-）=0.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）①根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气的物质的量，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出0～1min内N₂的平均反应速度率；
②根据3、4min的时间段氨气的物质的量不变，说明达到了平衡状态，根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气和氢气的物质的量及平衡时的浓度，
再根据平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算出该温度下的平衡常数；
③根据加入N₂、H₂和氨气后的浓度商判断平衡移动方向；平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变；
④达到平衡状态时是正逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变的状态；
（2）A．a点时酸碱恰好中和，溶液pH=8.7，说明HA为弱酸，NaA溶液水解呈碱性；
B．b点时HA过量，溶液呈酸性，HA电离出H⁺，抑制水的电离；
C．b点HA过量一倍，溶液存在NaA和HA，溶液呈酸性，说明HA电离程度大于A^-水解程度；
D．pH=7时，c（H⁺）=c（OH^-），结合电荷守恒判断；
E．根据物料守恒分析解答．

解答 解：（1）①0～1min内生成了0.2mol氨气，根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），消耗了氮气的物质的量为：n（N₂）=$\frac{1}{2}$n（NH₃）=0.1mol，0～1min内N₂的平均反应速度率为：v（N₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{2.00L}}{1min}$=0.05mol/（L•min），
故答案为：0.05mol/（L•min）；
②根据表中数据可知，反应在第3和4分钟时间段内氨气的物质的量不变，说明达到了平衡状态，此时生成了1.00mol氨气，
列出化学平衡的三段式为  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
反应开始前（mol）      1.5      4.5      0
变化量（mol）          0.5     1.5       1
平衡时（mol）          1       3         1  
平衡时浓度（mol/L）   0.500     1.500     0.5
此温度下该反应的化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.50{0}^{2}}{1.50{0}^{3}×0.500}$≈0.15，
故答案为：0.15；
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，此时各组分的浓度为：
c（N₂）=$\frac{1.00mol+1.00mol}{2.00L}$=1.00mol/L，c（H₂）=$\frac{3.00mol+1.00mol}{2.00L}$=2.00mol/L，c（N₂）=$\frac{1.00mol+1.00mol}{2.00L}$=1.00mol/L，
浓度商为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{1.0{0}^{2}}{2.0{0}^{3}×1.00}$=0.125＜k=0.15，所以平衡向着正向移动，平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变，
故答案为：正向；不变；
④A．只要反应发生就符合，N₂的转化率等于NH₃的产率，故A错误；
B．混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故B正确；
C．只要反应发生，v（N₂）与v（H₂）的比值一直不变，故C错误；
D．体积不变，气体的质量不变，混合气体的密度一直不变，故D错误；
故选B；
（2）A．a点时酸碱恰好中和，溶液pH=8.7，说明HA为弱酸，NaA溶液水解呈碱性，应为c（HA）＞c（H⁺），故A错误；
B．a点A^-水解，促进水的电离，b点时HA过量，溶液呈酸性，HA电离出H⁺，抑制水的电离，故B错误；
C．b点HA过量一倍，溶液存在NaA和HA，溶液呈酸性，说明HA电离程度大于A^-水解程度，则存在c（A^-）＞c（HA），故C正确
D．pH=7时，c（H⁺）=c（OH^-），由电荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（A^-）+c（OH^-），则c（Na⁺）=c（A^-），故D错误；．
E．根据物料守恒b点所示溶液中c（HA）+c（A^-）=$\frac{0.3×20}{10+20}$=0.2mol/L，故E正确；
故选CE．

点评 本题考查了化学平衡常数的计算与应用、化学反应速率与化学计量数的关系、酸碱混合的定性判断等知识，涉及的知识点较多，试题综合性强，难度较大，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生的应试能力和学习效率．