Question

【题目】（1）在一定条件下氨气和氧气能发生反应生成氮气和水蒸气：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H

查阅资料可得有关的化学键键能数据如下：

化学键	N≡N	H－O	N－H	O=O
E/ (kJ·mol－1)	946	463	391	496

由此计算上述反应的反应热△H=___________kJ·mol－1。

（2）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3

注：K1、K2、K3分别为上述三个反应的平衡常数

回答下列问题：

①氨催化氧化反应(生成气态水)的平衡常数K为___________(用K1、K2、K3表示)。

②一定条件下，将4molNH3和5.2molO2混合于容积为4L的恒容密闭容器中发生催化氧化反应，经过10s后达到平衡，测得NO的浓度为0.4mol/L则0到10s内，用NH3表示该反应的平均反应速率为___________，O2的转化率为___________(用百分数表示，且保留小数点后一位)，该反应的平衡常数为___________(列出计算式即可)。

③若上述反应第一次达到平衡时，保持其他条件不变的情况下，只是将容器的体积扩大一倍，假定在25s后达到新的平衡。请在下图中用曲线表示15~30s这个阶段体系中NH3的浓度随时间变化的趋势。__________

（3）下列有关该反应的说法正确的是___________(填字母)。

A.恒温恒容，再充入4molNH3和5.2molO2，再次达到平衡时，NH3的转化率增大

B.恒温恒容，当容器内的密度保持不变时，反应达到了平衡

C.当混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到了平衡

D.当2v正(NO)=3v逆(H2O)时，反应达到了平衡

（4）工业上常用氨水吸收SO2，可生成(NH4)2SO3，请判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并通过计算说明判断依据：_______________________________________________________。(已知：NH3·H2O的Kb=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.3×10－2，Ka2=6.3×10－8)

Answer 1

【答案】-1268 K=k12﹒k33/k22 0.04mol﹒L-1﹒s-1 38.5% C 碱性，NH4+的水解常数为：Kh(NH4+)=Kw/Kb= 1.0×10-14/1.8×10-5 ，SO32-的水解常数为：Kh(SO32-)=Kw/Ka2= 1.0×10-14/6.3×10-8 ，∵NH4+的水解程度小于SO32-的水解程度，∴（NH4）2SO3显碱性

【解析】

（1）反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；

（2）已知：a、N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1

b、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2

c、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3

①上述2a+3b-2c得氨催化氧化反应；

②根据反应速率v=△c/△t计算、根据化学平衡的三段式计算、根据平衡常数的表达式计算；

③温度不变，平衡常数不变，算出平衡时氨的浓度。

（3）A.恒温恒容，再充入4molNH3和5.2molO2，相当于加压，平衡逆向移动，再次达到平衡时，NH3的转化率减小；

B.恒温恒容，容器中气体的质量不变，当容器内的密度保持不变时，无法判断反应是否达到了平衡；

C.反应前后气体的物质的量改变，当混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到了平衡；

D.当3v正(NO)=2v逆(H2O)时，反应达到了平衡.

（4）根据铵根离子和亚硫酸根离子的水解程度来判断。

（1）4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)，反应的△H=产物的生成热之和-反应物的生成热之和=（2×946+12×463-12×391-3×496）KJ·mol－1=-1268KJ·mol－1；

（2）已知：a、N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1

b、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2

c、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3

①上述2a+3b-2c得氨催化氧化反应，平衡常数K为K=k12﹒k33/k22 ；

② 4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）

起始量 4mol 5.2mol 0 0

变化量 1.6mol 2.0mol 1.6mol 2.4mol

平衡量 2.4mol 3.2mol 1.6mol 2.4mol

c平/mol﹒L-1 0.6 0.8 0.4 0.6

NH3的速率为1.6mol /(4L·10s)=0.04mol﹒L-1﹒s-1；

O2的转化率为2.0mol/5.2mol ×100%=38.5%；

该反应的平衡常数为K= 。

③ 4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）

c平/mol﹒L-1 0.5 0.65 0 0

c平/mol﹒L-1 4x 5x 4x 6x

c平/mol﹒L-1 0.5-4x 0.65-5x 4x 6x

用在温度不变时平衡常数不变，列方程求解，高次方程，中学不作要求，故作平衡图象时，氨的浓度在0～0.3mol﹒L-1 即可，。

（3）A.恒温恒容，再充入4molNH3和5.2molO2，相当于加压，平衡逆向移动，再次达到平衡时，NH3的转化率减小，故A错误；

B.恒温恒容，容器中气体的质量不变，当容器内的密度保持不变时，无法判断反应是否达到了平衡，故B错误；

C.反应前后气体的物质的量改变，当混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到了平衡，故C正确；

D.当3v正(NO)=2v逆(H2O)时，反应达到了平衡，故D错误。

故选C。

（4）常温下(NH4)2SO3溶液碱性。NH4+的水解常数为Kh(NH4+)=Kw/Kb = 1.0×10-14/1.8×10-5 ，SO32-的水解常数为Kh(SO32-)=Kw/Ka2= 1.0×10-14/6.3×10-8 。∵NH4+的水解程度小于SO32-的水解程度，∴（NH4）2SO3显碱性。