Question

（16分）（1） 氨催化氧化法是工业制硝酸的主要方法，可进行连续生产。

已知：N₂(g）+O₂(g）=2NO(g）         △H=+180.5kJ/mol

N₂(g）+3H₂(g）2NH₃(g）    △H=－92.4kJ/mol

2H₂(g）+O₂(g）=2H₂O(g）       △H=－483.6kJ/mol

写出氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式_____________________________。

（2） 恒容密闭容器中进行的合成氨反应，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：

t/K	298	398	498	…
K	4.1×10^6	K1	K2	…

①写出合成氨反应N₂(g）+3H₂(g）2NH₃(g）的平衡常数表达式：__________________________

②上表中K₁_______K₂（填“>”、“=”或“<”）。

（3） 如果向氨合成塔中充入10molN₂和40molH₂进行氨的合成，图A和图B为一定温度下平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p）的关系图。

①下列说法正确的是__________（填序号）。

A．图中曲线表明增大体系压强(p），有利于提高氨气在混合气体中体积分数

B．如果图B中T=500℃，则温度为450℃时对应的曲线是b

C．工业上采用500℃温度可有效提高反应速率和氮气的转化率

D．当 2v_正(H₂） =3v_逆(NH₃）时，反应达到平衡状态

E．容器内混合气体密度保持不变时，反应达到平衡状态

②图A中氨气的体积分数为15％时，N₂的转化率为             。

（4）在1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如图C，则正极的电极反应式         。

（5）25 ℃时，K_sp[Mg(OH）₂]＝5.61×10^－12，K_sp[MgF₂]＝7.42×10^－11。下列说法正确的是(  ）。

A．25 ℃时，饱和Mg(OH）₂溶液中c(OH^—）大于饱和MgF₂溶液中c(F^—）

B．25 ℃时，某饱和Mg(OH）₂溶液中c(Mg^2＋）＝0.056 1 mol·L^－1，则溶液的pH＝9

C．25 ℃时，在Mg(OH）₂的悬浊液中加入少量的NH₄Cl固体，溶液变澄清，K_sp[Mg(OH）₂]增大

D．25 ℃时，在Mg(OH）₂悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH）₂可能转化为MgF₂

Answer

（1）4NH3（g）+5O2（g）==4NO（g）+6H2O（g） △H= —905.0 kJ／mol （2分）

（2）① （2分） ②＞（2分）

（3）① ABD（3分） ② 32.61% （3分）（小数点后有偏差不扣分）

（4）N2+6e—+6H+=2NH3 （2分）

（5）BD (2分）

【解析】

试题分析：（1） 将给出的反应依次标为①②③，根据盖斯定律，把①×2-②×2+③×3得到氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式：4NH3（g）+5O2（g）==4NO（g）+6H2O（g） △H= 180.5×2+92.4×2-483.6×3=—905.0 kJ／mol。（2） ① 化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积比上反应物浓度的幂之积，所以平衡常数为：。 ②合成氨是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故K1＞K2。（3）①从图可以看出增大压强氨气的体积分数增大，故A对；反应是放热反应，温度越高氨气的体积分数越小，故曲线b的温度要小于500℃，故B对；500℃时反应速率较快，但是氮气的转化率较低，C错；根据反应方程式，得出2v正(H2） =3v正(NH3），如果 2v正(H2） =3v逆(NH3），联立两个等式得到v正(NH3） =v逆(NH3），同种物质的生成和消耗速率相等，说明反应达到了平衡，D对；反应体系中物质都是气体，容器的体积不变，则气体的密度保持不变，所以不能用气体的密度来判断反应是否达到平衡，E错。故选ABD。②设N2的反应了xmol，则有：

N2(g）+3H2(g）2NH3(g）

n（起始）/mol 10 40 0

n（变化）/mol x 3x 2x

n（最终）/mol 10-x 40-3x 2x氨气的体积分数为15％，则有2x/(10-x+40-3x+2x）=0.15，得：x=3.261mol，N2的转化率为3.261mol÷10mol×100 % = 32.61%。（5）正极得到电子，物质的化合价降低，合成氨中化合价降低的是N元素，所以正极是N2反应变成NH3，反应方程式为：N2+6e—+6H+=2NH3 。（5）从Ksp看出[Mg(OH）2的溶解度较小，故饱和Mg(OH）2溶液中c(OH—）小于饱和MgF2溶液中c(F—），A错；c(Mg2＋）×c2(OH—）＝Ksp[Mg(OH）2]，c(OH—）＝10-5mol/L，则c(H+）＝10-9mol/L，所以pH＝9，B对；Ksp只与温度有关，故C错；在Mg(OH）2悬浊液中加入NaF溶液后，当c(Mg2＋） ×c2(F—）大于Ksp[MgF2]时会生成MgF2，D对，选BD。

考点：盖斯定律的运用、化学图像的分析、化学平衡的计算、电极反应和溶解平衡。