Question

【题目】（1）在一定条件下，将1.00molN2（g）与3.00molH2（g）混合于一个10.0L密闭容器中，在不同温度下达到平衡时NH3（g）的平衡浓度如图1所示。其中温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%。

①当温度由T1变化到T2时，平衡常数关系K1 K2（填“＞”，“＜”或“=”），焓变△H 0。（填“＞”或“＜”）

②该反应在T1温度下5.00min达到平衡，这段时间内N2的化学反应速率为 。

③T1温度下该反应的化学平衡常数K1= 。

（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温常压和光照条件下N2在催化剂表面与水发生反应：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g），此反应的△S 0（填“＞”或“＜”）。若已知：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=a kJ/mol 2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=b kJ/mol 2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）的△H= （用含a、b的式子表示）。

（3）科学家采用质子高导电性的SCY陶瓷（可传递H+）实现了低温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验原理示意图如图2所示，则阴极的电极反应式是 。

（4）已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如下表：

弱电解质	H2CO3	NH3.H2O
电离平衡常数	Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11	Kb=1.77×10-5

现有常温下0．1 mol·L-1的（NH4）2CO3溶液，

①该溶液呈 性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是 。

②该（NH4）2CO3溶液中各微粒浓度之间的关系式不正确的是 。

A．c(NH4+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(NH3.H2O)

B．c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)

C．c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.1mol/L

D．c(NH4+)+c(NH3.H2O)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)

E．c(H+)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(NH3.H2O)

Answer 1

【答案】（1）①＞，＜；②8.00×10﹣3mol/（Lmin）；③K1≈18.3 (L/mol)2；

（2）＞；（2a﹣3b）kJ/mol；

（3）N2+6e﹣+6H+=2NH3；

（4）① 碱 ；由于NH3·H2O的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数，因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度，溶液呈碱性；② BE。

【解析】

试题分析：（1）①随着温度升高，c(NH3)减小，说明平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，K1>K2；根据勒夏特列原理，△H<0；②N2 ＋ 3H2 2NH3

起始：1 3 0

变化：x 3x 2x

平衡：(1－x) (3－3x) 2x 2x/(4－2x)×100%=25%，解得：x=0.4，v(N2)=0.4/(10×5)mol/(L·min)=0.008 mol/(L·min)；③根据化学平衡常数的定义，代入化学平衡常数的表达式，K1=18.3；(2)反应后气体系数之和大于反应前气体系数，因此是熵增，即△S>0，N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） ①，2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） ②，因此有2×①－3×②得出：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g） △H=(2a－3b)kJ·mol－1；（3）根据实验原理示意图，阴极是电极跟电源的负极相连，右侧电极为阴极，因此电极反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3；(4)①根据两者电离平衡常数比较，NH3·H2O的电离平衡常数大于HCO3－的电离平衡常数，因此CO32－的水解程度大于NH4＋水解程度，因此溶液显碱性；②A、CO32－的水解程度大于NH4＋的水解程度，因此离子浓度：c(NH4＋)>c(CO32－)>c(HCO3－)>c(NH3·H2O)，故说法正确；B、根据溶液呈现电中性，c(NH4＋)＋c(H＋)=c(HCO3－)＋c(OH－)＋2c(CO32－)，故说法错误；C、根据物料守恒，故说法正确；D、根据物料守恒，故说法正确；E、利用水电离产生c(H＋)=c(OH－)，c(H＋)＋c(HCO3－)＋2c(H2CO3)=c(OH－)＋c(NH3·H2O)，故说法错误。