Question

运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义．
（1）合成氨反应，在2L密闭容器中通入2mol的N₂和6mol的H₂，5min时反应达到平衡，此时容器内的压强变为原来的3/4，0-5min该反应的化学反应速率为V（H₂）=______，N₂的转化率=______，化学平衡常数K=______．
（2）NH₃ （g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素〔CO（NH₂）₂〕，两步反应的能量变化示意图1：
则NH₃（g） 与CO₂（g） 反应生成尿素的热化学方程式为______．
（3）用CO合成甲醇（CH₃OH）的化学方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示．下列说法正确的是______（填字母）
A．温度：T₁＞T₂＞T₃
B．平衡常数：K（a）＞K（c）  
C．平衡常数：K（b）=K（d）
D．正反应速率：v（b）＞v（d）
E．平均摩尔质量：M（a）=M（c）
（4）在25℃下，将a  mol?L^-1的氨水与0.01mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中C（NH⁺₄）=C（Cl¯），则溶液显（______）性（填“酸”“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH₃?H₂O的电离常数K_b=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由N₂+3H₂?2NH₃可知，
开始   2    6    0
转化   x    3x    2x
平衡 （2-x）（6-3x） 2x
5min时反应达到平衡，此时容器内的压强变为原来的，利用物质的量与压强成正比计算x，
以此计算反应速率、转化率、化学平衡常数；
（2）由反应进程和盖斯定律可知，两步进程相加可得NH₃（g） 与CO₂（g） 反应生成尿素的热化学方程式；
（3）A．该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大；
B．由图可知，CO的转化率越大，K越大；
C．温度相同，K相同；
D．压强越大，反应速率越大；
E．CO转化率的越大，n总越小，由M=判断；
（4）a  mol?L^-1的氨水与0.01mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中C（NH⁺₄）=C（Cl¯），由电荷守恒分析酸碱性；NH₃?H₂O的电离常数K_b=．
解答：解：（1）由N₂+3H₂?2NH₃可知，
开始   2    6       0
转化   x    3x       2x
平衡 （2-x）（6-3x）  2x
5min时反应达到平衡，此时容器内的压强变为原来的，
由物质的量与压强成正比可知=，解得x=1，
则0-5min该反应的化学反应速率为V（H₂）==0.3mol/（L．min），
N₂的转化率为×100%=50%，
由平衡时的浓度可知化学平衡常数K==0.59，
故答案为：0.3mol/（L．min）；50%；0.59；
（2）由反应进程和盖斯定律可知，两步进程相加可得2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-272kJ/mol+（+138kJ/mol）=-134kJ/mol，
即反应生成尿素的热化学方程式为2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ/mol，
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ/mol；
（3）A．该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，则T₁＜T₂＜T₃，故A错误；
B．由图可知，CO的转化率越大，K越大，则K（a）＞K（c），故B正确；
C．温度相同，K相同，则K（b）=K（d），故C正确；
D．压强越大，反应速率越大，b点压强大，则v（b）＞v（d），故D正确；
E．CO转化率的越大，n总越小，由M=可知，a点n总小，则M（a）＞M（c），故E错误；
故答案为：BCD；
（4）a  mol?L^-1的氨水与0.01mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中C（NH⁺₄）=C（Cl¯），由电荷守恒可知C（NH⁺₄）+C（H⁺）=C（Cl¯）+C（OH¯），则C（H⁺）=C（OH^-），即溶液为中性；NH₃?H₂O?NH⁺₄+OH^-，C（OH^-）=10^-7mol/L，C（NH⁺₄）=C（Cl¯）=0.01mol/L，c（NH₃?H₂O）=（a-0.01）mol/L，则NH₃?H₂O的电离常数K_b==，
故答案为：．
点评：本题考查化学平衡的计算、盖斯定律计算反应热、化学反应速率及图象、电离及水解，综合性较强，题目难度中等，注重对高考常考考点的考查，（4）为解答的易错点．