Question

【題目】利用化學(xué)反應(yīng)原理回答下列問題：

（1）在一定條件下，將1.00molN2（g）與3.00molH2（g）混合于一個(gè)10.0L密閉容器中，在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)NH3（g）的平衡濃度如圖所示．其中溫度為T1時(shí)平衡混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25.0%．

①該反應(yīng)的焓變△H__0．（填“＞”或“＜”）

②該反應(yīng)在T1溫度下5.00min達(dá)到平衡，這段時(shí)間內(nèi)N2的化學(xué)反應(yīng)速率為______．

③T1溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K1=______．

（2）科學(xué)家采用質(zhì)子高導(dǎo)電性的SCY陶瓷（可傳遞H+）實(shí)現(xiàn)了低溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨，其實(shí)驗(yàn)原理示意圖如圖所示，則陰極的電極反應(yīng)式是____________．

（3）已知某些弱電解質(zhì)在水中的電離平衡常數(shù)（25℃）如表：

弱電解質(zhì)	H2CO3	NH3H2O
電離平衡常數(shù)	Ka1=4.30×10﹣7 Ka2=5.61×10﹣11	Kb=1.77×10﹣5

現(xiàn)有常溫下0.1molL﹣1的（NH4）2CO3溶液，

①該溶液呈__性（填“酸”、“中”、“堿”），原因是___________．

②該（NH4）2CO3溶液中各微粒濃度之間的關(guān)系式不正確的是__．

A．c（NH4+）＞c（CO32﹣）＞c（HCO3﹣）＞c（NH3H2O）

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（NH3H2O）=2c（CO32﹣）+2c（HCO3﹣）+2c（H2CO3）

E．c（H+）+c（HCO3﹣）+c（H2CO3）=c（OH﹣）+c（NH3H2O）

Answer 1

【答案】 ＜ 8.00×10﹣3mol/（Lmin） 18.3 N2+6H++6e﹣=2NH3 堿 由于NH3H2O的電離平衡常數(shù)大于HCO3﹣的電離平衡常數(shù)，因此CO32﹣水解程度大于NH4+水解程度，溶液呈堿性 BE

【解析】（1）①根據(jù)圖像可知升高溫度氨氣濃度降低，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此該反應(yīng)的焓變△H＜0；②根據(jù)方程式可知

N2+3H22NH3

起始濃度（mol/L）0.1 0.3 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）x 3x 2x

平衡濃度（mol/L）0.1-x 0.3-3x 2x

則

解得x＝0.04

所以這段時(shí)間內(nèi)N2的化學(xué)反應(yīng)速率為0.04mol/L÷5min＝8.00×10﹣3mol/（Lmin）；

③T1溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K1＝；

（2）電解池中陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，則陰極是氮?dú)獾玫诫娮咏Y(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為氨氣，電極反應(yīng)式是N2+6H++6e﹣=2NH3；

（3）①一水合氨的電離常數(shù)大于碳酸氫根離子的電離常數(shù)，因此銨根的水解程度小于碳酸根的水解程度，所以該溶液呈堿性；②A．銨根的水解程度小于碳酸根的水解程度，該溶液呈堿性，則c（NH4+）＞c（CO32﹣）＞c（HCO3﹣）＞c（NH3H2O），A正確；B．根據(jù)電荷守恒可知c（NH4+）+c（H+）=c（HCO3﹣）+c（OH﹣）+2c（CO32﹣），B錯(cuò)誤；C．根據(jù)物料守恒可知c（CO32﹣）+c（HCO3﹣）+c（H2CO3）=0.1mol/L，C正確；D．根據(jù)物料守恒可知c（NH4+）+c（NH3H2O）=2c（CO32﹣）+2c（HCO3﹣）+2c（H2CO3），D正確；E．根據(jù)電荷守恒和物料守恒可知c（H+）+c（HCO3﹣）+2c（H2CO3）=c（OH﹣）+c（NH3H2O），E錯(cuò)誤，答案選BE。