Question

（18分）运用化学反应原理研究氮、氯等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）科学家研究在一定条件下通过下列反应制备NH₃:

①在其他条件相同时，反应中NH₃的体积分数(a)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图。该反应的平衡常数表达式K=______，该反应中的（填“>”“<”或“=”）。

②某温度下，在2L容积不变的密闭容器中加入1molN₂和6molH₂O（1）发生反应，N₂转化率随时间(t)变化如图。15-20min内，v(NH₃)=____。若其他条件不变，在图中画出使用催化剂后N₂的转化率随反应时间变化的曲线示意图。
（2） 25℃时，某同学将0.lmol盐酸与0.2 mol氨水等体积混合，所得混合溶液pH______7（填“>”“<”或“=”，下同），混合溶液中（25℃时，NH₃.H₂O的电离常数）
（3） 25℃时，向O.lmol的MgCl₂溶液中逐滴加入适量0.lmol氨水，有白色沉淀生成，向反应后的浊液中，继续加入O.lmol的FeCl₃溶液，观察到的现象是______ ；上述过程中发生的所有反应的离子方程式为______。(25℃时，，）

Answer 1

（18分）
（1）①（2分）  ＞（2分）
②0.0018mol·L^-1·min^-1（2分）
（2）＞（2分） ＞（2分）
（3）白色沉淀逐渐变成红褐色（2分）
Mg²⁺＋2NH₃·H₂O＝Mg(OH)₂↓＋2NH₄⁺（2分）
2Fe³⁺（aq）＋3Mg(OH)₂（s）＝2Fe(OH)₃（s）＋3Mg²⁺（aq）（2分）

解析试题分析：（1）①根据平衡常数的含义，可得该反应的平衡常数K=；根据图像可知，温度升高，生成物NH₃的体积分数逐渐增大，说明平衡向右移动，则该反应为吸热反应，?H > 0。
②根据图像，15min时N₂的转化率为1.3%，20min时N₂的转化率为2%，则v(NH₃)=2v(N₂)=2×1mol×(2.2%-1.3%)÷2L÷5min=0.0018mol·L^-1·min^-1；使用了催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，可画出曲线。
（2）0.l mol?L?¹盐酸与0.2 mol?L?¹氨水等体积混合，所得混合溶液含有等量的NH₄Cl和NH₃?H₂O，溶液呈碱性，则pH > 7；NH₃?H₂O的电离程度大于NH₄Cl的水解程度，所以c(NH₄⁺)>c(NH₃?H₂O)。
（3）根据Mg(OH)₂和Fe(OH)₃的Ksp可知生成Fe(OH)₃沉淀时OH?的浓度更小，所以Mg(OH)₂沉淀会转化为Fe(OH)₃沉淀；先后发生反应的离子方程式为：Mg²⁺＋2NH₃·H₂O＝Mg(OH)₂↓＋2NH₄⁺；2Fe³⁺（aq）＋3Mg(OH)₂（s）＝2Fe(OH)₃（s）＋3Mg²⁺（aq）。
考点：本题考查化学平衡常数、转化率、图像的分析和绘画、pH和离子浓度比较、沉淀溶解平衡。