Question

(16分)运用化学反应原理研究NH₃的性质具有重要意义。请回答下列问题：
（1）已知：①4NH₃(g)+3O₂(g)===2N₂(g)+6H₂O(g)  H=-1266.8kJ·mol^-1
②N₂(g)+O₂(g)===2NO(g)  H=180.5kJ·mol^-1
写出氨高温催化氧化的热化学方程式                   。
（2）氨气、空气可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH₃+3O₂===2N₂+6H₂O。则原电解质溶液显   (填“酸性”、“中性”或“碱性”)，负极的电极反应式为          。
（3）合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下：

①由上表数据可知该反应为放热反应，理由是          ；
②理论上，为了增大平衡时H₂的转化率，可采取的措施是   (填字母序号)；
a．增大压强    b．使用合适的催化剂
c．升高温度    d．及时分离出产物中的NH₃
③400^oC时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol·L^-1、2mol·L^-1、1mol·L^-1时，此时刻该反应的v_正(N₂)   v_逆(N₂)(填“>”、“<”或“=”)。
（4）①25^oC时，将amol·L^-1的氨水与0.1mol·L^-1的盐酸等体积混合。当溶液中c(NH₄⁺)=c(Cl^-)时，用含a的代数式表示NH₃·H₂O的电离常数K_b=      ；
②向25mL0.10mol·L^-1的盐酸中滴加氨水至过量，该过程中离子浓度大小关系一定不正确的是         (填字母序号)。
a．c(Cl^-)>c(H⁺)>c(NH₄⁺)>c(OH^-)    b．c(C1^-)>c(NH₄⁺)=c(H⁺)>c(OH^-)
c．c(NH₄⁺)>c(OH^-)>c(Cl^-)>c(H⁺)    d．c(OH^-)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(Cl^-)

Answer 1

（1）4NH₃(g)+5O₂(g)===4NO(g)+6H₂O(g)  H=-905.8kJ·mol^-1。
（2）碱性，2NH₃+6OH^－—6e^－===N₂+6H₂O。
（3）①随着温度的升高，平衡常数减小；②ad ；③＜。
（4）①10^?8/a-0.1；②d。

解析试题分析：（1）已知：①4NH₃(g)+3O₂(g)===2N₂(g)+6H₂O(g)  H=-1266.8kJ·mol^-1，
②N₂(g)+O₂(g)===2NO(g)  H=180.5kJ·mol^-1，根据盖斯定律：①+②×2得氨高温催化氧化的热化学方程式为4NH₃(g)+5O₂(g)===4NO(g)+6H₂O(g)  H=-905.8kJ·mol^-1。（2）氨气、空气可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH₃+3O₂===2N₂+6H₂O。为减少氨气的溶解损失，则原电解质溶液显碱性，负极的电极反应式为2NH₃+6OH^－—6e^－===N₂+6H₂O。（3）①由上表数据可知该反应为放热反应，理由是随着温度的升高，平衡常数减小；②合成氨的反应正向为气体体积减小的放热反应，为了增大平衡时H₂的转化率，需使平衡正向移动，a．增大压强，平衡正向移动，正确；b．使用合适的催化剂，平衡不移动，错误； c．升高温度，平衡逆向移动，错误；d．及时分离出产物中的NH₃，平衡正向移动，正确，选ad ；③利用Q与K的关系判断。400^oC时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol·L^-1、2mol·L^-1、1mol·L^-1时，此时刻Q=4.5，K=0.5，Q＞K，反应逆向进行，v_正(N₂)＜v_逆(N₂)。   （4）①根据电荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=1/2×0.1mol?L^-1=0.05mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=1/2amol?L^-1-0.05mol?L^-1=（0.5a-0.05）mol/L，NH₃?H₂O的电离常数K_b=10^?7×0.05/0.5a-0.05=10^?8/a-0.1；②盐酸与氨水反应可能出现三种情况：Ⅰ、盐酸过量，体系为NH₄Cl和HCl溶液：a盐酸过量的较多（即开始向酸液中滴加氨水）时，c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）；b盐酸稍稍过量时：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；Ⅱ、两者恰好完反应，体系为NH₄Cl溶液：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；Ⅲ、氨水过量：体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O：a氨水稍过量时，溶液呈中性：c （Cl^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）；b氨水稍稍过量时，溶液呈中性以前：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；c氨水过量较多时，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）或c(NH₄⁺)>c(OH^-)>c(Cl^-)>c(H⁺)，综上所述，不可能出现c(OH^-)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(Cl^-)，选d。
考点：考查盖斯定律、焓变的计算，燃料电池，化学反应速率和化学平衡，电离常数计算及离子浓度大小比较。