Question

研究化学反应对人类社会的发展进步有重要意义．

（1）已知：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H₁=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-523.6kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应生成氨气，试写出此反应的热化学方程式______．
（2）现有反应：Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂，欲通过如图1所示装置实现上述反应，请选择合适的装置在括
号内标出电极材料（填“Cu”或“C”），并且写出C电极上的电极反应式______．
（3）长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率．水垢中含有的CaSO₄，可先用Na₂CO₃溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO₃，而后用酸除去．则CaSO₄ 转化为CaCO₃的离子方程式为______．
（4）科学研究发现纳米级Cu₂O的可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H₂O（g）2H₂（g）+O₂（g）△H＞0，不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

则：
①该条件下上述反应的化学平衡常数K=______；
②若达到平衡后在t₁时刻保持温度不变，将容器的体积缩小，请在图2中画出正、逆反应速率随时间变化的关系图．

Answer

（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，根据电解池的构成条件来回答；
（3）沉淀向着更难溶的方向转化；
（4）①根据化学平衡常数表达式的写法来回答；
②保持温度不变，将容器的体积缩小，则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行．
解（1）已知：①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H1=-92.4kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
则反应2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）等于①×2-3×②-6×③，所以△H=2△H1-3△H2-6△H3=-1650 kJ/mol，
故答案为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=-1650 kJ/mol；
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阴极是导体即可，电解质为硫酸，即：，
C电极为阴极，反应为：2H++2e-→H2↑，故答案为：；2H++2e-→H2↑；
（3）沉淀向着更难溶的方向转化，CaSO4和碳酸钠反应转化为CaCO3的离子方程式为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq），
故答案为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq）；
（4）①【解析】
根据表中数据，可以看出反应在60min时达到平衡，则
            2H2O（g）2H2（g）+O2（g）
初始浓度：0.05          0        0
变化浓度：0.002       0.002     0.001
平衡浓度：0.048        0.002    0.001
则平衡常数K==1.7×10-6mol/L，由图可知H2的浓度随时间降低，改变条件瞬间H2浓度不变，所以不保持温度不变，将容器的体积缩小，
则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行，即向左进行，所以逆反应速率还是大于正反应速率，即，
故答案为：1.7×10-6mol/L；．