Question

氨气在科研、生产中有广泛应用。
              
（1）在三个1L的恒容密闭容器中，分别加入0.1mol N₂和0.3mol H₂发生反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）ΔH₁＜0，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c（N₂）随时间（t）的变化如图所示（T表示温度）。
①实验Ⅲ在前10分钟内N₂平均反应速率v（N₂）=                         ；（写出计算过程）
②与实验Ⅱ相比，实验Ⅰ、实验Ⅲ分别采用的实验条件可能为             、                  。
（2）常温下NH₄^＋（aq）+H₂O（l）NH₃?H₂O（aq）+H^＋（aq）的化学平衡常数为5.55×10^－10 mol·L^-1，则NH₃?H₂O的电离平衡常数K=                      （保留三位有效数字）。
（3）常温下，将1mL pH均为11的氨水与NaOH溶液分别加水稀释，请在右图中画出两溶液的pH随体积稀释倍数的变化曲线（加必要标注）。
（4）工业上用NH₃消除NO污染。在一定条件下，已知每还原1molNO，放出热量120kJ，请完成下列热化学方程式：   NO(g)＋ NH₃(g)＝ N₂(g)＋       (g) ΔH₂＝                  。

Answer 1

（1）①v(N₂)=" Δ" c (N₂) /Δt="(0.10-0.06" )mol·L^-1/10min=0.004(或4×10^-3) mol·L^-1·min^-1(代数式1分，结果表达1分，带单位运算1分。共3分) ②升高温度、使用催化剂（各2分，共4分）
（2）1.80×10^-5mol·L^-1（2分，无单位扣1分）。
（3）（见右图）（2分）

（4）6NO(g)＋4NH₃(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(g) （2分）ΔH₂＝－720 kJ/mo1。（2分，没负号扣1分）
或者3NO(g)＋2NH₃(g)＝5/2N₂(g)＋3H₂O(g)  ΔH₂＝－360 kJ/mo1

试题分析： （1）①从图像可以看出10分钟内氮气的变化量，因此反应速率v（N₂）=Δ c (N₂) /Δt="(0.10-0.06" )mol·L^-1/10min=0.004(或4×10^-3) mol·L^-1·min^-1 ；
②与实验II相比，曲线I更快达到平衡，但氮气的平衡转化率要低，而该反应是吸热反应，因此改变的条件应该是升高了反应的温度；与实验II相比，曲线III反应速率也更快达到平衡，但是平衡转化率不同，因此改变的条件应该是加入了催化剂。
（2）已知的反应式为NH₄^＋ 的水解平衡式，该反应式可以由水的电力平衡式和氨水的电离平衡式结合而得，因此现在要求氨水的电离平衡，只要用水的电力平衡式H₂O（l） H^＋（aq）+OH^-（aq）减去已知的水解平衡式即可，相应的平衡常数K(NH₃?H₂O)=Kw/Kh=1×10^－14 /5.55×10^－10 =1.80×10^－5 mol·L^-1  。
（3）pH相同的弱碱和强碱溶液稀释，前阶段强碱溶液的pH值等倍数的降低，弱碱溶液边稀释边电离pH降低比强碱要慢，后阶段稀释接近无限稀释，因此溶液的pH值均不再等倍数降低，而是无限的接近7，但是碱溶液始终是碱溶液，pH值不能等于7。因此曲线如图所示。

（4）用氨气做还原剂还原污染物NO，此处氨气中N的化合价由-3→0价，NO中N的化合价由+2→0价，因此根据得失电子守恒配平方程式为6NO(g)＋4NH₃(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(g)，方程式中NO的系数是6，表示还原NO为6mol，因此热效应ΔH₂＝6×120kJ=720kJ/mol。由于热化学方程式中系数可以是分数，因此答案也可以是3NO(g)＋2NH₃(g)＝5/2N₂(g)＋3H₂O(g)  ΔH₂＝－360 kJ/mo1。