Question

（14分）以下是处于研究阶段的“人工固氮”的新方法．N₂在催化剂表面与水发生反应：

2N₂（g）+6H₂O（l）⇌4NH₃（g）+3O₂（g）    △H=+ 1530.4kJ/mol；完成下列填空：

（1）该反应平衡常数K的表达式        ．

（2）上述反应达到平衡后，保持其他条件不变，升高温度，重新达到平衡，则       ．

a．平衡常数K增大

b．H₂O的浓度减小

c．容器内的压强增大

d．v_逆（O₂）减小

（3）研究小组分别在四个容积为2升的密闭容器中，充入N₂ 1mol、H₂O 3mol，在催化剂条件下进行反应3小时．实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10^﹣6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

第四组实验中以NH₃表示反应的速率是      ，与前三组相比，NH₃ 生成量最小的原因可能是       ．

（4）氨水是实验室常用的弱碱．

①往CaCl₂溶液中通入CO₂至饱和，无明显现象．再通入一定量的NH₃后产生白色沉淀，此时溶液中一定有的溶质是      ．请用电离平衡理论解释上述实验现象                         ．

②向盐酸中滴加氨水至过量，该过程中离子浓度大小关系可能正确的是       ．

a．c（C1^﹣）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^﹣）  

b．c（C1^﹣）＞c（NH₄⁺）=c（OH^﹣）＞c（H⁺）

c．c（NH₄⁺）＞c（OH^﹣）＞c（C1^﹣）＞c（H⁺） 

d．c（OH^﹣）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（C1^﹣）

Answer

（1）K=；（2）ac；

（3）3.33×10﹣7mol/（L•h），催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢；

（4）①NH4Cl，饱和H2CO3溶液中电离产生的CO32﹣很少，因此没有沉淀，加入氨水后，促进H2CO3的电离，CO32﹣离子浓度增大，有沉淀产生；②ac。

【解析】

试题分析：（1）根据平衡常数定义得出：化学平衡常数K的表达式K=[c4(NH3)×c3(O2)]/c2(N2)；（2）a、平衡常数只受温度的影响，正反应方向是吸热反应，升高温度，平衡右移，平衡常数增大，正确；b、此时水的状态是液态，浓度是常数，不会改变，错误；c、升高温度，平衡右移，气体系数之和增大，即气体总物质的量增大，压强增大，正确；d、升高温度，无论正反应方向还是逆反应方向的速率增大，错误，选项ac正确；（3）根据反应速率表达式：v(NH3)=2×10－6/(2×3)mol/(L·h)=3.33×10－7mol/(L·h)，第四组NH3生成量最小原因可能是：80℃催化剂的催化效率较低，反应速率反而减慢；（4）①CO2溶于水形成H2CO3，H2CO3是弱酸，电离出的CO32－浓度极少，不会产生沉淀，NH3后，NH3与碳酸电离出的H＋发生反应，促使平衡右移，CO32－的浓度增加，有沉淀产生；发生的反应是：2NH3＋CO2＋H2O=(NH4)2CO3，CaCl2＋(NH4)2CO3=CaCO3↓＋2NH4Cl，溶质是NH4Cl；②a、c（H＋）=c（OH﹣）说明溶液显中性pH=7，根据溶液呈现电中性：c(NH4＋)＋c(H＋)=c(Cl－)＋c(OH－)，正确；b、根据溶液电中性，此离子浓度大小关系会使溶液带电，错误；c、NH3·H2ONH4＋＋OH－，NH4Cl=NH4＋＋Cl－，氨水的量较大，c(NH4＋)>c(OH－)>c(Cl－)>c(H＋)，正确；d、此离子浓度大小关系不会出现，错误，因此选项ac正确。

考点：考查平衡常数的表达式、反应速率的计算、弱电解质的电离平衡、离子浓度大小等知识。