Question

3．氨及其鹽對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義，也是重要的化工原料．
（1）常溫下向V₁mL0.1mol/L氨水中逐滴加入V₂mL0.1mol/L鹽酸，當溶液PH=7時，V₁＞V₂（填“＞”、“=”或“＜”）；當V₁：V₂=2：1時，溶液中離子濃度由大到小的順序為c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（2）氨經(jīng)一系列反應可制得硝酸，其中最重要的一步反應是：
4NH₃（g）+5O₂（g）$?_{450℃}^{Pa-Rb}$4NO（g）+6H₂O（g），△H＜0．
在某溫度下，向恒容的密閉容器中按物質(zhì)的量之比為1；2充入NH₃和O₂，O₂的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化關系如圖1所示．

①若升高反應體系的溫度，該反應的平衡常數(shù)K減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②平衡時NO的體積分數(shù)為21.05%．
（3）一定條件下，圖2所示裝置可實現(xiàn)電化學合成氨（氣體體積在相同狀況下測定）．
①電源的正極是A極（填“A”或“B”）．
②陰極的電極反應式為N₂+6e-+6H⁺═2NH₃．
③N₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{2a}{3b-2a}$×100%（用a、b表示）．

Answer 1

分析 （1）向V₁mL0.1mol/L氨水中逐滴加入V₂mL0.1mol/L鹽酸生成氯化銨，因為氯化銨是強酸弱堿鹽，其溶液呈酸性，所以當溶液PH=7時，氨水要過量一些；
當V₁：V₂=2：1時，反應后溶液為等量的氯化銨和氨水，溶液顯堿性，再結合電荷守恒判斷銨根離子和氯離子濃度大小；
（2）①根據(jù)該反應為放熱反應，則升高反應體系的溫度，平衡逆向移動，所以該反應的平衡常數(shù)K減��；
②應用三段式，平衡時NO的體積分數(shù)=$\frac{n（NO）}{n（總）}$進行計算；
（3）根據(jù)電解圖，右邊氮氣得電子生成氨氣，所以為陰極，則B為負極，A為正極，所以左邊為陽極發(fā)生氧化反應，據(jù)此分析計算；

解答 解：（1）向V₁mL0.1mol/L氨水中逐滴加入V₂mL0.1mol/L鹽酸生成氯化銨，因為氯化銨是強酸弱堿鹽，其溶液呈酸性，所以當溶液PH=7時，氨水要過量一些，所以消耗氫氧化鈉體積V₁＞V₂；
當V₁：V₂=2：1時，反應后溶液為等量的氯化銨和氨水，溶液顯堿性，c（OH^-）＞c（H⁺），再結合電荷守恒得c（NH₄⁺）＞C（Cl^-），所以溶液中離子濃度大小順序是cc（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：＞；c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）①因為該反應為放熱反應，則升高反應體系的溫度，平衡逆向移動，所以該反應的平衡常數(shù)K減小，故答案為：減小；
②由圖象可知，氧氣開始時濃度為0.3mol/L，平衡時為0.175moL/L，則
4NH₃（g）+5O₂（g）$?_{450℃}^{Pa-Rb}$4NO（g）+6H₂O（g），
開始 0.15  0.3           0       0
反應 0.1   0.125        0.1     0.15
轉(zhuǎn)化0.05   0.175        0.1     0.15
所以平衡時NO的體積分數(shù)=$\frac{n（NO）}{n（總）}$=$\frac{0.1}{0.1+0.175+0.05+0.15}$=21.05%，故答案為：21.05%；
（3）①根據(jù)電解圖，右邊氮氣得電子生成氨氣，所以為陰極，則B為負極，A為正極，故答案為：A；
②根據(jù)電解圖，右邊氮氣得電子生成氨氣，所以為陰極，反應式為：N₂+6e-+6H⁺═2NH₃，故答案為：N₂+6e-+6H⁺═2NH₃；
③根據(jù)電解圖，右邊氮氣得電子生成氨氣，所以為陰極，反應式為：N₂+6e-+6H⁺═2NH₃，左邊為陽極發(fā)生氧化反應，反應式為4OH^--4e-═O₂+2H₂O，又陽極生成aL氧氣則轉(zhuǎn)移$\frac{a}{22.4}$×4mol=$\frac{a}{5.6}$mol電子，根據(jù)得失電子守恒則陰極生成氨氣為$\frac{\frac{a}{5.6}}{6}$×2=$\frac{a}{16.8}$mol，所以剩余N₂的體積為b-$\frac{a}{16.8}$×22.4=b-$\frac{4}{3}$a；反應消耗的氮氣為$\frac{a}{16.8}$×$\frac{1}{2}$×22.4=$\frac{2}{3}$a，則N₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{2}{3}a}{\frac{2}{3}a+b-\frac{4}{3}a}$×100%=$\frac{2a}{3b-2a}$×100%；故答案為：$\frac{2a}{3b-2a}$×100%；

點評 本題考查了溶液中離子濃度的比較，化學平衡的判斷與計算以及電解原理的分析應用，電子轉(zhuǎn)移計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．