Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在生產(chǎn)生活中有著重要作用．請回答下列問題：
（1）如圖是1mol NO₂，和1mol CO反應生成CO₂和NO的過程中能量變化示意圖．
①請寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式（用E₁和E₂表示能量變化）：

 

．
②如果該反應使用一種催化劑，圖中的E，是增大還是減��？

 

，理由是

 

該反應的△H是否變化？

 

（填：“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）在1L的密閉容器中，存在如下化學反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其化學平衡常數(shù)K與溫度t的關系如下表所示：

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

①試比較K₁和K₂的大�。篕₁

 

 K₂（填“大于”、“等于”或0小于”）．  
②400℃，某一時刻測得NH₃、N₂、H₂的物質的量分別為3mol、2mol、1mol時，則反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的v_正（N₂）

 

v_逆（N₂）（填“大于”“等于”或“小于”）．
③反應達“平衡時，保持容積不變，通入一定量的N₂，達平衡時H₂的百分含量

 

（填：“變大”、“不變”或“變小”．下同）；若保持壓強不變，通入一定量的氖氣，達平衡時NH₃的百分含量

 

．
（3）氨氣溶于水所得的溶液稱為氨水，若常溫下，某氨水的pH=12，則水電離出的c（OH^-）=

 

；向該氨水中滴加鹽酸，當pH=7時，溶液中離子濃度的關系為

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,化學平衡的影響因素,pH的簡單計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)能量變化圖，反應熱等于正反應的活化能減去逆反應的活化能；據(jù)蓋斯定律，利用后三個化學方程式就可以求出反應的焓變；
②催化劑只改變反應的途徑，與始態(tài)和終態(tài)無關，催化劑只是使反應的活化能降低，并不改變反應物總能量與生成物總能量，所以反應的△H不變；
（2）①對于放熱反應，溫度越高，平衡逆向移動，反應平衡常數(shù)越小；
②根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的相對大小關系來確定平衡的移動方向；
③根據(jù)勒夏特列原理看改變的物理量，判斷平衡的移動方向，以此判斷百分含量的變化；
（3）常溫下，Kw=1×10^-14，c（H⁺）×c（OH^-）=1×10^-14；溶液中堿電離的氫氧根離子抑制了水電離，堿溶液中c（H⁺）等于水電離出的c（OH^-），根據(jù)溶液的pH=12，計算出溶液中的氫離子濃度，水電離的氫氧根離子的濃度等于溶液中的氫離子濃度．根據(jù)電荷守恒可判斷溶液中離子濃度大小關系．

解答： 解：（1）①該反應為放熱反應，焓變△H=E₁-，所以熱化學方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-（E₂-E₁）kJ?mol^-1；
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-（E₂-E₁）kJ?mol^-1；
②催化劑只改變反應的途徑，與始態(tài)和終態(tài)無關，催化劑只是使反應的活化能降低，并不改變反應物總能量與生成物總能量，所以反應的△H不變；
故答案為：減��；催化劑只是使反應的活化能降低；不變；
（2）①該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，所以K₁＞K₂；
故答案為：大于；
②400℃時，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)為K₃=0.5，容器的體積為1L，NH₃、N₂和H₂的物質的量濃度分別為：3mol/L、2mol/L、1mol/L，400℃時，濃度商Q_c=

32

2×13

=

9

2

＞K₃=0.5，說明反應向逆方向進行，因此有v（N₂）_正＜v（N₂）_逆；
故答案為：小于；
③平衡時，保持容積不變，通入一定量的N₂，平衡逆向移動，氫氣的物質的量減少，達平衡時H₂的百分含量減小．保持壓強不變，通入一定量的氖氣，容器的體積變大，體系中的所有氣體體積均變��；
故答案為：變小；變小；
（3）室溫下，Kw=1×10^-14，c（H⁺）×c（OH^-）=1×10^-14，在pH=12的某堿溶液中，溶液中的氫離子是水電離的，氫離子濃度為：c（H⁺）=1×10^-12mol/L，所以水電離的氫氧根離子濃度為：1×10^-12mol/L．pH=7時，c（H+）=c（OH-），再根據(jù)電荷守恒得c（NH4+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），故液中離子濃度的關系為c（NH4+）=c（Cl-）＞c（H+）=c（OH^-），
故答案為：1×10^-12mol/L；c（NH₄⁺）=c（Cl^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．

點評：本題考查反應熱與焓變、化學平衡的影響因素、pH的簡單計算、離子濃度大小的比較等內容，注意溶液中溶質的判斷及離子的水解為解答的難點，明確酸堿混合溶液為中性時離子濃度的關系等是解答本題的關鍵，題目難度中等．