Question

（1）M由两种短周期元素组成，每个M分子含有18个电子，其分子球棍模型如图所示。测得M的摩尔质量为32g/mol。画出编号为2的原子结构示意图：               。

（2）已知1.0mol·L^—1NaHSO₃溶液的pH为3.5，加入氯水，振荡后溶液pH迅速降低。溶液pH降低的原因是                                （用离子方程式表示）。

（3）在常温常压和光照条件下，N₂在催化剂（TiO₂）表面与H₂O反应，生成1molNH₃和O₂时的能量变化值为382.5kJ，达到平衡后此反应NH₃生成量与温度的实验数据如下表。则该反应的热化学方程式为                      。

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10—1mol）	4.3	5.9	6.0

 

（4）在溶液中，一定浓度的NH₄^＋能溶解部分Mg(OH)₂固体，反应如下：

2NH₄⁺(aq) + Mg(OH)₂(s) Mg²⁺(aq) +2NH₃·H₂O(aq)

写出上述反应的平衡常数表达式                                           

某研究性学习小组为探究Mg²⁺与NH₃·H₂O反应形成沉淀的情况，设计如下两组实验

实验①	等体积1 mol/L氨水和0.1 mol/L MgCl2溶液混合	生成白色沉淀
实验②	等体积0.1 mol/L氨水和1 mol/L MgCl2溶液混合	无现象

 

请分析实验①、②产生不同现象的原因：                                       。

（5）在室温下，化学反应I^—(aq)+ ClO^—(aq) = IO^—(aq) + Cl^—(aq)的反应物初始浓度、溶液中的氢氧根离子初始浓度及初始速率间的关系如下表所示：

实验编号	I—的初始浓度 (mol·L—1)	ClO—的初始浓度 (mol·L—1)	OH—的初始浓度 (mol·L—1)	初始速率v (mol·L—1· s—1)
1	2 × 10—3	1.5 × 10—3	1.00	1.8 × 10—4
2	a	1.5 × 10—3	1.00	3.6 × 10—4
3	2 × 10—3	3 × 10—3	2.00	1.8 × 10—4
4	4 × 10—3	3 × 10—3	1.00	7.2 × 10—4

 

已知表中初始反应速率与有关离子浓度关系可以表示为v= k [I^—­]¹ [ClO^—]^b [OH^—]^c（温度一定时，k为常数）。

①设计实验2和实验4的目的是                             ；

②若实验编号4的其它浓度不变，仅将溶液的酸碱值变更为pH = 13，反应的初始速率v=                  。

 

Answer 1

【答案】

（1）   (2分)   （2）HSO₃^—+ Cl₂ +H₂O  = 3H⁺ + SO₄^2—+ 2Cl^－  （3分）

（3）2N₂(g) +6H₂O(l) = 4NH₃(g) + 3O₂(g)   △H=+1530.0kJ/mol  （3分）

（4）     （2分）；从平衡常数表达式可以看出，当c(NH₃·H₂O)、c(Mg²⁺)改变相同的程度时，c²(NH₃·H₂O)对沉淀生成的影响更大[或①中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)≥K_sp[Mg(OH)₂]，而②中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)﹤K_sp[Mg(OH)₂]。等合理答案均可] （2分）

（5）①  ClO^— 对反应速率的影响  （2分）

②  7.2 × 10^—4               （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据题意推断，M为N₂H₄，则1、2分别表示H、N，氮原子的核电荷数为+7，核外电子层结构为25；（2）亚硫酸盐与氯水发生氧化还原反应，生成强酸，反应式为HSO₃^—+Cl₂+H₂O=3H⁺+SO₄^2—+2Cl^－；（3）读表可知，升高温度，平衡右移，说明正反应是吸热反应；根据原子守恒可知，1/2N₂(g)+3/2H₂O(l)NH₃(g)+3/4O₂(g)   △H=+382.5kJ/mol，或2N₂(g) +6H₂O(l) = 4NH₃(g) + 3O₂(g)   △H=+1530.0kJ/mol；（4）固体物质不能写进平衡常数表达式，则该反应的平衡常数K=；从平衡常数表达式可以看出，当c(NH₃·H₂O)、c(Mg²⁺)改变相同的程度时，c²(NH₃·H₂O)对沉淀生成的影响更大[或①中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)≥K_sp[Mg(OH)₂]，而②中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)﹤K_sp[Mg(OH)₂]；（5）根据控制变量设计对比实验原则，实验1和2的目的是探究I^—的浓度对反应速率的影响，实验2和4的目的是探究ClO^—的浓度对反应速率的影响；由实验1和3可知，OH^—的浓度对速率无影响，则实验4改编pH后反应速率与实验4相等，即v=7.2 × 10^—4 。

考点：考查物质结构、氧化还原反应、离子方程式、热化学方程式的书写、化学平衡常数的表达式及应用、沉淀的生成、化学反应速率及其影响因素、探究实验方案设计等相关知识。