Question

条件的探索一直是化学工业的重要课题，现有如下两种合成氨的途径:

I. N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)△H＝-90.0kJ/mol

II. 2N₂(g)+6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)△H＝+1530.0kJ/mol

（1）根据上述反应，写出表示H₂燃烧热的热化学方程式                                 。

（2）在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应如图(图中所示数据均为初始物理量)

反应均达到平衡时，生成NH₃也均为0.4mol(忽略水对压强的影响及氨气的溶解）

①该条件下甲容器中的K=            ；平衡时，甲的压强P_平=            (用P₀表示)；

②该条件下，若向乙中继续加入0.2mol N₂，达到平衡时N₂转化率=                   ；

（3）在微电子工业中NF₃常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH₄F等的无水熔融物生产NF₃，其电解原理如下图所示。

a电极为电解池的        （填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：              。

（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。已知 N₂O₄（g）2NO₂，N₂O₄、NO₂共存的温度是264K－413K,低于熔点264K时，全部为无色的N₂O₄晶体，达到264K时，N₂O₄开始分解，沸点294K时，成为红棕色的混合气体。

①25℃，101KPa下，在1L密闭容器中,发生反应N₂O₄（g）2NO₂,已达平衡状态。若此时再向其中加入4.6g纯NO₂,则再次达平衡时混合物的颜色比原平衡             ；

②0℃，101KPa下，在1L密闭容器中,发生反应N₂O₄（g）2NO₂,已达平衡状态。若此时再向其中加入4.6g纯NO₂,则再次达平衡时混合物的颜色比原平衡             ；(填上相应字母）

a.加深    b.变浅     c. 不变     d.无法判断

（5）难溶电解质FeS在水溶液中存在着溶解平衡：FeS(s)Fe²⁺(aq) + S^2－(aq),在一定温度Ksp＝c(Fe²⁺)·c(S^2－)=6.25×10^-18；在该温度下，氢硫酸饱和溶液中存在c²(H⁺)· c(S^2－)＝1.0×10^-22。将适量FeCl₂投入氢硫酸饱和溶液中，欲使溶液中c(Fe²⁺)=1.0 mol·L^－1，应调节溶液的pH＝        (已知lg2＝0.3）

Answer

（1）H2（g）+1/2O2（g）═H2O △H＝-285.0kJ/mol（2）① ②12.5%

（3）阳极 ②NH4＋－6e－＋3F－＝NF3＋4H＋ （4）ac （5）2.4

【解析】

试题分析：（1）已知：①.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＝-90.0kJ/mol

②. 2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)△H＝+1530.0kJ/mol

根据盖斯定律可知①×2/3-②×1/3可得：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H＝2/3×（-90 kJ/mol--1/3× （+1530 kJ/mol）＝-570kJ/mol，燃烧热是1mol可燃物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，所以氢气的化学计量数为1，氢气燃烧热的热化学方程式为：H2（g）+1/2O2（g）═H2O △H＝-285.0kJ/mol，

（2）①根据题意：甲容器

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量（mol） 0.4 1.2 0

转化量（mol） 0.2 0.6 0.4

平衡量（mol） 0.2 0.6 0.4

体积为2L，则c（N2）=0.1mol/L，c（H2）=0.3mol/L，c（NH3）=0.2mol/L，则平衡常数为K＝ ＝400/27。初始气体总物质的量=0.4mol+1.2mol=1.6mol，平衡时气体总物质的量：0.2mol+0.6mol+0.4mol＝1.2mol，在恒温恒容的容器中压强之比等于气体的物质的量比；甲的压强P平＝；

②化学平衡常数只与温度有关，乙为恒温恒压，根据题意：乙容器

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)

起始量（mol） 1.6 6 0 0

转化量（mol） 0.2 0.6 0.4 0.3

平衡量（mol） 1.4 5.4 0.4 0.3

体积为2L，则c（N2）=0.7mol/L，c（H2O）=2.7mol/L，c（NH3）=0.2mol/L，c（O2）=0.15mol/L，若向乙中继续加入0.2mol 氮气，再充入氮气是等容等效过程，转化率就是原来的转化率则X=×100%＝12.5%；

（3）b电极产生氢气，氢离子得到电子，则b电极是阴极，所以a是阳极，铵根失去电子，电极反应式为NH4＋－6e－＋3F－＝NF3＋4H＋。

（4）①25℃，101KPa下，在1L密闭容器中,发生反应N2O4（g）2NO2,已达平衡状态。若此时再向其中加入4.6g纯NO2，相当于在增大压强，平衡向逆反应方向进行，但NO2的浓度仍然比原来大，所以再次达平衡时混合物的颜色比原平衡深，答案选a。

②由于沸点294K时，成为红棕色的混合气体，所以0℃，101KPa下，在1L密闭容器中,发生反应N2O4（g）2NO2,已达平衡状态。若此时再向其中加入4.6g纯NO2，再次达平衡时混合物的颜色不变，答案选c。

（5）将适量FeS 投入H2S 饱和溶液中，c（Fe2+）达到1mol/L，溶液中c（S2-）＝Ksp/c(Fe2+)=6.25×10−18/1 mol/L＝6.25×10-18mol/L，c2（H+）•c（S2-）＝1.0×10-22，则c（H+）＝，所以pH＝－lg4×10-3＝2.4。

考点：考查反应热的计算、化学平衡及化学平衡的计算、电极反应式的书写以及溶度积常数应用等