Question

（1）一定条件下，合成氨反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；图1表示在此反应过程中的能量变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N₂的物质的量随时间的变化曲线．图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响．

①该反应从开始至达平衡时，所释放的热量是

 

升高温度，平衡常数

 

（填“增大”或“减小”或“不变”）．
②由图2信息，计算0～10min内该反应的平均速率v（H₂）=

 

，从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，则n（N₂）的变化曲线为

 

（填“a”或“b”或“c”或“d”）
③图3中a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是

 

点，温度T₁

 

T₂（填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）肼（N₂H₄）可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ/mol
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ/mol
写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式

 

；
（3）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为

 

．
（4）常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时．溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5?L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=

 

．（已知：10^-5.60=2.5×10^-6）

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,反应速率的定量表示方法,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）①由图象1分析，反应是放热反应，依据化学方程式和能量变化分析计算放出热量，依据影响平衡常数因素和平衡移动原理分析；
②分析图象变化量，计算氮气的反应速率，结合反应速率之比等于系数之比计算得到氢气速率，依据化学反应速率概念计算得到，缩体积，增大压强，平衡向正反应移动，改变瞬间n（N₂）不变，达平衡是n（N₂）减小；
③图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大；
由图3可知，氢气的起始物质的量相同时，温度T₁平衡后，氨气的含量更高，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，故温度T₁＜T₂，据此解答；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（3）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，肼在负极失电子发生氧化反应生成氮气，依据原电池原理书写；
（4）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=

c(H+)c(HCO3-)

c(H2CO3)

，据此计算；

解答： 解：（1）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应的焓变△H=-（600KJ/mol-508KJ/mol）=-92KJ/mol；图2分析可知反应进行的氮气的起始量为0.6mol，反应过程中消耗氮气物质的量为0.3mol，依据热化学方程式计算得到反应过程中放热=92KJ/mol×0.3mol=27.6KJ；
图象1分析可知反应是放热反应，反应物能量高于生成物能量，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小，故答案为：27.6KJ，减小；
②图象分析2L的密闭容器中，V（N₂）=

1

3

V（H₂）=

0.6mol-0.3mol 2L

10min

=0.015mol/L?min，V（H₂）=0.045mol/L?min；
从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，压强增大，平衡正向进行，瞬间氮气物质的量不变，随平衡正向进行，氮气物质的量减小，则n（N₂）的变化曲线d符合；
故答案为：0.045mol/L?min；d；
③图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，故a、b、c都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大，故a、b、c三点中，c的氮气的转化率最高；
由图3可知，氢气的起始物质的量相同时，温度T₁平衡后，氨气的含量更高，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，故温度T₁＜T₂，温度越高化学平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案为：c；＜；
（2）肼（N₂H₄）可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气，依据热化学方程式和盖斯定律计算得到：
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ/mol
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ/mol
②×2-①得到 2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9KJ/mol；
（3）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，肼在负极失电子发生氧化反应生成氮气，该电池放电时，负极的反应式为：N₂H₄-4e^-+4OH^-==2N₂+4H₂O；
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=2N₂+4H₂O；
（4）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=

c(H+)c(HCO3-)

c(H2CO3)

，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=2.5×10^-6mol/L，
c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol L，
可求 出 K₁=4.2×10^-7，
故答案为：4.2×10^-7；

点评：本题考查热化学方程式书写，化学平衡影响因素分析判断，图象分析方法应用，原电池原理和电极反应书写等知识，综合性较大，难度中等，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础知识．