Question

(15分)氮的氫化物NH3、N2H4等在工農業(yè)生產、航空航天等領域有廣泛應用。

（1）已知25℃時，幾種難溶電解質的溶度積如下表所示：

氫氧化物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
Ksp	2.2×10-20	4.0×10-38	8.0×10-16	1.8×10-11

向Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+濃度都為0.01mol·L-1的溶液中緩慢滴加稀氨水，產生沉淀的先后順序為 （用化學式表示）。

（2）實驗室制備氨氣的化學方程式為 。

工業(yè)上，制備肼（N2H4）的方法之一是用次氯酸鈉溶液在堿性條件下與氨氣反應。以石墨為電極，將該反應設計成原電池，該電池的負極反應為 。

（3）在3 L密閉容器中，起始投入4 mol N2和9 mol H2在一定條件下合成氨，平衡時僅改變溫度測得的數據如表所示：

溫度(K)	平衡時NH3的物質的量(mol)
T1	2.4
T2	2.0

已知：破壞1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化學鍵消耗的總能量小于破壞2 mol NH3(g)中的化學鍵消耗的能量。

①則T1 T2（填“>”、“<”或“=”）。

②在T2 K下，經過10min達到化學平衡狀態(tài)，則0～10min內H2的平均速率v(H2)= ，平衡時N2的轉化率α（N2）= 。若再增加氫氣濃度，該反應的平衡常數將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

③下列圖像分別代表焓變（△H）、混合氣體平均相對分子質量（）、N2體積分數φ（N2）和氣體密度（ρ）與反應時間關系，其中正確且能表明該可逆反應達到平衡狀態(tài)的是 。

Answer 1

（1）Fe（OH）3、Cu（OH）2、Fe（OH）2、Mg（OH）2（2分，順序不正確不得分）

（2）2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O（2分，未標加熱或氣體符號或未配平扣1分）

2NH3+2OH?－2e?＝N2H4+2H2O（2分）

（3）①＜（2分） ②0.1 mol?L-1?min-1 （2分） 25%（2分）不變（1分） ③BC（2分）

【解析】

試題分析：（1）溶度積常數越小，越溶液產生沉淀，根據溶度積常數大小可知產生沉淀的先后順序是Fe（OH）3、Cu（OH）2、Fe（OH）2、Mg（OH）2。

（2）實驗室利用熟石灰與氯化銨加熱制備氨氣，反應的化學方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O；原電池中負極失去電子發(fā)生氧化反應，因此氨氣在負極通入，失去電子轉化為肼，所以該電池的負極反應為2NH3+2OH?－2e?＝N2H4+2H2O。

（3）①已知破壞1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化學鍵消耗的總能量小于破壞2 mol NH3(g)中的化學鍵消耗的能量，這說明該反應是放熱反應。根據表中數據可知T1時生成的氨氣多，溫度低有利于氨氣的生成，所以T1＜T2。

②平衡時氨氣的物質的量是2mol，則根據方程式N2＋3H22NH3可知消耗氫氣的物質的量是3mol，濃度是1mol/L，所以0～10min內H2的平均速率v(H2)＝1mol/L÷10min＝0.1 mol?L-1?min-1 ；消耗氮氣的物質的量是1mol，所以氮氣的轉化率是；平衡常數只與溫度有關系，因此若再增加氫氣濃度，該反應的平衡常數將不變。

③在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。A、對于具體的化學方程式反應熱是不變，因此反應熱不變不能表明該可逆反應達到平衡狀態(tài)，A錯誤；B、混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以當平均相對分子質量不再發(fā)生變化時，能表明該可逆反應達到平衡狀態(tài)，B正確；C、當氮氣含量不再發(fā)生變化時，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，C正確；D、密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，即密度始終是不變，D錯誤，答案選BC。

考點：考查溶度積常數應用、氨氣制備、電極反應式書寫、化學平衡狀態(tài)的判斷、計算等