Question

以下是处于研究阶段的“人工固氮”的新方法．N₂在催化剂表面与水发生反应：
2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）-1530.4kJ
完成下列填空：
（1）该反应平衡常数K的表达式

 

．
（2）上述反应达到平衡后，保持其他条件不变，升高温度，重新达到平衡，则

 

．
a．平衡常数K增大b．H₂O的浓度减小c．容器内的压强增大d．v_逆（O₂）减小
（3）研究小组分别在四个容积为2升的密闭容器中，充入N₂ 1mol、H₂O 3mol，在催化剂条件下进行反应3小时．实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

第四组实验中以NH₃表示反应的速率是

 

，与前三组相比，NH₃ 生成量最小的原因可能是

 

．
（4）氨水是实验室常用的弱碱．
①往CaCl₂溶液中通入CO₂至饱和，无明显现象．再通入一定量的NH₃后产生白色沉淀，此时溶液中一定有的溶质是

 

．请用电离平衡理论解释上述实验现象

 

．
②向盐酸中滴加氨水至过量，该过程中离子浓度大小关系可能正确的是

 

．
a．c（C1^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）    
b．c（C1^-）＞c（NH₄⁺）=c（OH^-）＞c（H⁺）
c．c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（C1^-）＞c（H⁺）    
d．c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（C1^-）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,离子浓度大小的比较

专题：

分析：（1）该反应平衡常数为生成物的浓度幂之积比上反应物浓度的幂之积；
（2）a．正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K增大；
b．升高温度，H₂O的浓度不变；
c．升高温度，平衡正向移动，容器内的压强增大；
d．升高温度正逆反应速率都增加；
（3）3小时内以NH₃浓度的变化量来表示；第四组温度最高但达平衡时，氨气的物质的量最小，可能是温度对催化剂的活性的影响；
（4）①通入一定量的NH₃后使溶液呈碱性，能够生成NH₄Cl；
②a、根据电荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），则有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此时氨水应过量少许；
b、盐酸稍稍过量时：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-）；
c、体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水过量较多时，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）；
d、盐酸是1：1的电离氢离子，氢离子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-）．

解答： 解：（1）反应2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）-1530.4kJ，平衡常数的表达式K=

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)

，故答案为：K=

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)

；
（2）a．正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K增大，故选；
b．升高温度，H₂O的浓度不变，故不选；
c．升高温度，平衡正向移动，容器内的压强增大，故选；
d．升高温度正逆反应速率都增加，故不选；
故答案为：ac；
（3）3小时内根据NH₃浓度的变化量，得v（NH₃）=

2×10-6mol 2L

3h

=3.33×10^-7mol/（L?h），第四组温度最高但达平衡时，氨气的物质的量最小，可能是催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢，
故答案为：3.33×10^-7mol/（L?h）；催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢；
（4）①通入一定量的NH₃后使溶液呈碱性，能够生成NH₄Cl，饱和H₂CO₃溶液中电离产生的CO₃^2-很少，因此没有沉淀．加入氨水后，促进H₂CO₃的电离，CO₃^2-离子浓度增大，有沉淀产生，故答案为：NH₄Cl；饱和H₂CO₃溶液中电离产生的CO₃^2-很少，因此没有沉淀．加入氨水后，促进H₂CO₃的电离，CO₃^2-离子浓度增大，有沉淀产生；
②a、根据电荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），则有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此时氨水应过量少许，故a正确；
b、盐酸稍稍过量时：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-），故b错误；
c、体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水过量较多时，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺），故c正确；
d、盐酸是1：1的电离氢离子，氢离子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-），故d错误；
故答案为：ac．

点评：本题考查化学平衡常数表达式的书写，以及影响化学速率的因素和弱电解质的实验探究，利用假设法来分析解答即可，难度中等．