Question

氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用．请回答下列问题：

（1）图1是1molNO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO过程中能星变化示意图（a、b均大 于0＞，且知：
2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-ckJ•mol^-1（c＞0）
请写出CO将NO₂还原至N₂时的热化学方程式______；
（2）图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时，N₂的浓度随时间的变化曲线（以a、b、c表示）．已知三个条件下起始加入浓度均为：c（N₂）=0.1mol•L^-1，c（H₂）=0.3mol•L^-1；合成氨的反应：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0
①计算在a达平衡时H₂的转化率为______；
②由图2可知，b、c各有一个条件与a不同，则c的条件改变可能是______；试写出判断b与a条件不同的理由______；
（3）利用图2中c条件下合成氨（容积固定）．已知化学平衡常数K与温度（T）的关系如 下表：

T/（K）	298	398	498	…
K/^-2	4.1×10^6	K1	K2	…

①试确定K₁的相对大小，K₁______4.1x10⁶（填写“＞”“-”或“＜”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是______ （填序号字母）．
A．容器内NH₃的浓度保持不变   B.2v（ N₂）（正）-v（ H₂）（逆）
C．容器内压强保持不变        D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH₄Cl溶液呈酸性的原因是（用离子反应方程式表示）______．
②25°C时，将PH=x氨水与pH=y的疏酸（且x+y-14，x＞11 ）等体积混合后，所得溶液 中各种离子的浓度关系正确的是
A．[SO]＞[NH]＞[H⁺]＞[OH^-]
B．[NH]＞[SO]＞[OH^-]＞[H⁺]
C．[NH]+[H⁺]＞[SO]+[OH^-]
D．[NH]＞[SO]＞[H⁺]＞[OH^-]．

Answer

（1）依据图1是1molNO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图，热化学方程式为NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-（b-a）KJ/mol；结合热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①N2的浓度随时间的变化曲线分析，平衡后氮气的浓度变化为0.04mol/L，氢气的变化浓度为0.12mol/L，依据转化率概念计算；
②合成氨是放热反应，c曲线氮气平衡浓度增大说明平衡逆向进行，改变的是温度；b曲线和a曲线是相同的平衡状态，但达到平衡的时间少，说明是催化剂的作用；
（3）①依据合成氨是放热反应，温度升高平衡逆向进行分析平衡常数；
②平衡标志是整正逆反应速率相同，各成分的浓度保持不变分析选项；
（4）①氯化铵溶液中铵根两者水解显酸性；
②依据一水合氨存在电离平衡，x+y=14说明平衡状态下氢氧根离子和硫酸溶液中氢离子浓度相同，一水合氨电离平衡正向进行，溶液呈碱性，离子浓度关系可以依据溶液中的电荷守恒方向判断．
【解析】
（1）依据图1是1molNO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图，热化学方程式为
①NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-（b-a）KJ/mol；
②2CO（g）+2NO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-ckJ•mol-1依据盖斯定律①×2+②计算得到：
4CO（g）+2NO2（g）=4CO2（g）+N2（g）△H=-（2b+c-2a）KJ/mol；
故答案为：4CO（g）+2NO2（g）=4CO2（g）+N2（g）△H=-（2b+c-2a）KJ/mol；
（2）①N2的浓度随时间的变化曲线分析，平衡后氮气的浓度变化为0.04mol/L，氢气的变化浓度为0.12mol/L，反应氢气转化率=×100%=40%，
故答案为：40%；
②合成氨是放热反应，c曲线氮气平衡浓度增大说明平衡逆向进行，改变的是温度；b曲线和a曲线是相同的平衡状态，但达到平衡的时间少，说明是催化剂的作用，
故答案为：升高温度，因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间，但化学平衡不移动，所以ba条件下达到平衡状态氮气的浓度相同；
（3）①合成氨是放热反应，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小所以K1＜4.1x106，故答案为：＜；
②A．容器内NH3的浓度保持不变，是平衡的标志，故A正确；
B．反应速率之比等于化学方程式系数之比，当v（ N2）（正）=3v（ H2）（逆）时，说明氢气的正逆反应速率相同，故B错误；
C．反应前后是气体压强变化的反应，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，故C正确；
D．反应过程中气体质量不变，体积不变，混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡，故D错误；
故选AC．
（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是铵根离子水解呈酸性，反应的离子方程式为：NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+，故答案为：NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+；
②一水合氨存在电离平衡，x+y=14说明平衡状态下氢氧根离子和硫酸溶液中氢离子浓度相同，一水合氨电离平衡正向进行，溶液呈碱性，铵根离子浓度大于硫酸根离子浓度，氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，选项B正确，AD错误；溶液中存在电荷守恒为[NH4+]+[H+]=2[SO42-]+[OH-]，所以[NH4+]+[H+]＞[SO42-]+[OH-]，故C正确；
故选BC．