Question

氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一．
（1）现代工业以天然气为原料，采用甲烷部分氧化法制H₂，其反应式为：
CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ．mol^-1…①
试判断常温下，上述反应能否自发进行：

 

（填“能”或“否”）．
有研究认为甲烷部分氧化的机理为：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-890.3kJ?mol^-1…②
CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=247.3kJ?mol^-1…③
试结合反应①确定下面热化学反应方程式中的△H：
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）恒温下，向一个2L的密闭容器中充人1mol N₂和2.6mol H₂，反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如表所示．

时间/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/（mol．L-l）	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此条件下，该反应达到化学平衡时，氮气的浓度为

 

．
（3）希腊亚里士多德大学的Marmellos和Stoukides用一种特殊的电解方法合成氨，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通人到570 0tC的电解池中，用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，金属钯多晶薄膜做电极，转化率高达78%．其实验装置如图．阴极的电极反应式为：

 

．
（4）用标准盐酸标定某氨水的浓度时应该选择下列哪种指示剂最好？

 

．
A．甲基橙        B．石蕊       C．酚酞．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）反应的自发性是由熵变和焓变共同决定，若△H＜0，△S＞0，则一定能自发进行，若△H＞0，△S＜0，则一定不能自发进行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，则可以自发进行，是否自发和温度有关．用盖斯定定律进行反应热的计算，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的；
（2）依据图表数据判断平衡时氨气浓度为0.20mol/L，结合起始量，利用活性平衡三段式列式计算平衡浓度；
（3）电解池的阴极发生得电子的还原反应；
（4）用标准盐酸标定某氨水的浓度时应该选择甲基橙来作为指示剂．

解答： 解：（1）在CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ/mol中，在化学反应中若△H＜0，△S＞0，则一定能自发进行，若△H＞0，△S＜0，则一定不能自发进行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，则可以自发进行，是否自发和温度有关．而该反应的△S＞0，△H＜0所以反应一定能自发，
用盖斯定定律进行反应热的计算，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的．通过分析，
目标反应的△H=（4△H₁-△H₂-△H₃）÷2=[-35.6kJ/mol×4-（-890.3kJ/mol）-247.3kJ/mol]÷2=+250.3kJ/mol，
故答案为：能；+250.3kJ/mol；
（2）图表数据判断平衡时氨气浓度为0.20mol/L，物质的量为0.20mol/L×2L=0.40mol，结合起始量，利用活性平衡三段式列式计算平衡浓度
                  N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol）     1  2.6   0
变化量（mol）    0.2  0.6  0.4
平衡量（mol）    0.8  2    0.4
得到平衡后物质浓度c（N₂）=0.4mol/L；
故答案为：0.4mol/L；
（3）在电解池中，阴极发生得电子的还原反应，在酸性介质下，氮气得电子的过程为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）用标准盐酸标定某氨水的浓度时，二者恰好反应生成的氯化铵显酸性，而甲基橙的变色范围为3.1-4.4，选择甲基橙能降低滴定误差，
故答案为：A．

点评：本题考查角度广，综合性将强，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度大．要充分利用数据判断平衡和计算平衡浓度．