Question

13．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）如图是1mol NO₂和1mol CO 反应生成 CO₂和NO的过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式NO₂（g）+CO（g）═NO（g）+CO₂（g）；△H=-234 kJ•mol^-1．
（2）在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g）??2NH₃（g）；△H＜0，其化学平衡常数K与T的关系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

请完成下列问题：
①试比较K₁、K₂的大小，K₁＞K₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态依据的是c（填序号）．
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2
b．v_正（N₂）=3v_逆（H₂）
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
③400℃时，反应2NH₃（g）??N₂（g）+3H₂（g）的化学平衡常数K为2．当测得NH₃、N₂、H₂的物质的量分别为3mol、2mol、1mol时，则该反应的v_正（N₂）＞v_逆（N₂）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）氨气溶于水所得的溶液称为氨水．若某氨水的pH=12，则水电离出的c（OH^-）=1×10^-12mol•L^-1，水的电离常数无影响（填“变大”、“变小”或“无影响”）；在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Cu（OH）₂沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为2NH₃•H₂O+Cu²⁺=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．（已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）

Answer 1

分析 （1）由图示可知，该反应为放热反应，1mol NO₂和1mol CO 反应生成 CO₂和NO放出的热量为368-134=234kJ，注明聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（2）①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
②可逆反应到达平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不变，注意判断平衡状态的物理量应随反应进行而变化，该物理量由变化到不变化，说明反应到达平衡；
③同一可逆反应的正反应平衡常数与逆反应平衡常数互为倒数；
计算浓度商Qc，与平衡常数相比，判断反应进行分析，进而判断v_正（N₂）、v_逆（N₂）的相对大小；
（3）溶液中碱电离的氢氧根离子抑制了水电离，碱溶液中c（H⁺）等于水电离出的c（OH^-）；
水的离子积只受温度影响，与溶液酸碱性无关；
氢氧化镁与氢氧化铜的结构相似，难溶电解质的溶度积越小，加入氨水时越易生成沉淀．

解答 解：（1）由图示可知，该反应为放热反应，1mol NO₂和1mol CO 反应生成 CO₂和NO放出的热量为368-134=234kJ，故热化学方程式为：NO₂（g）+CO（g）═NO（g）+CO₂（g）；△H=-234 kJ•mol^-1，
故答案为：NO₂（g）+CO（g）═NO（g）+CO₂（g）；△H=-234 kJ•mol^-1；
（2））①因该反应是放热反应，反应随着温度的升高，平衡逆向移动，故K₁＞K₂，
故答案为：＞；
②a．容器内各物质的浓度之比等于计量数之比，不能证明正逆反应速率相等，与物质的起始浓度及转化率有关，故a错误；
b．不同物质的正、逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，故b错误；
c．容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故c正确；
d．如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故d错误；
故选：c；
③两反应书写形式恰好相反，故两反应的化学平衡常数互为倒数，可推知2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的K=$\frac{1}{0.5}$=2，浓度商Qc=$\frac{\frac{2}{0.5}×（\frac{1}{0.5}）^{2}}{（\frac{3}{0.5}）^{3}}$=$\frac{8}{9}$＜2，反应向右进行，故v_正（N₂）＞v_逆（N₂），
故答案为：2；＞；
（3）在pH=12的某碱溶液中，溶液中的氢离子是水电离的，碱溶液中c（H⁺）等于水电离出的c（OH^-），溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）=1×10^-12mol/L，所以水电离的氢氧根离子浓度为：1×10^-12mol/L；
水的离子积只受温度影响，溶液酸碱性苯乙烯水的电离常数；
由Cu（OH）₂的K_sp小于Mg（OH）₂的，故Cu（OH）₂先沉淀，一水合氨是弱碱，生成Cu（OH）₂沉淀的离子方程式为：2NH₃•H₂O+Cu²⁺=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案为：1×10^-12；无影响；Cu（OH）₂；2NH₃•H₂O+Cu²⁺=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．

点评 本题考查较综合，属于拼合型题目，涉及热化学方程式书写、平衡常数影响因素及应用、平衡状态判断、水的电离、溶度积有关计算等，侧重对学生分析与应用能力的考查，题目难度中等．