Question

某氮肥厂用NH₃经一系列反应制得HNO₃。NH₃→NO→NO₂→HNO₃。

(1)25℃时，NH₃和O₂能反应生成NO和液态水，生成6mol水时放热1289kJ，其热化学方程式是_____。

(2)对于反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P₁、P₂)下随温度变化的曲线(如图)。

请比较P₁、P₂的大小：P₁____P₂(填“>”、“=”或“<”)；该反应△H____0(填“>”、“=”或“<”)。

(3)四氧化二氮和二氧化氮可互相转化。在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

①该反应的△H_____0(填“>”、“=”或“<”)；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60s时段，反应速率v(N₂O₄)为_____mol·L^-1·s^-1，该温度下反应的平衡常数K=_____。

②反应达平衡后，将反应容器的容积缩小到原来的一半，平衡向_____（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

(4)25℃时，将0.1mol·L^-1盐酸滴入20mL0.1mol·L^-1氨水中，溶液pH随加入盐酸体积的变化曲线如图所示。

①写出NH₃·H₂O的电离方程式：_____。

②b点所示溶液中c(Cl^-)_____c(NH)(填“>”、“=”或“<”)。

③c点所示溶液中，离子浓度由大到小的顺序是_____。

Answer

4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-1289kJ/mol ＜ < > 0.001mol·L-1·s-1 0.24 逆反应 NH3·H2ONH4++OH- = c(Cl-)> c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)

【解析】

根据图像和描述判断平衡移动的方向，结合勒夏特列原理，判断反应的热效应，比较压强大小；速率和平衡常数的计算，根据公式和图中给出数据进行计算；b、c两点对应坐标，明确反应情况进行计算，b点为中性溶液，根据电荷守恒得出二者离子浓度相等，c点恰好完全反应，因NH4+水解比较各离子浓度大小。

(1)氨气和氧气在催化剂作用下发生氧化还原反应，生成NO和水，热化学方程为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-1289kJ/mol；
(2)①该反应的正反应为气体物质的量减小的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动，即向正反应方向移动，即压强越高，NO的平衡转化率越大，根据图示知，相同温度下，压强P1时NO的转化率＜P2时NO的转化率，故P1＜P2；
②其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动，又根据图示知，相同压强下，随着温度的升高，NO的转化率降低，即升高温度，平衡向逆反应方向移动，故逆反应方向为吸热反应，则正反应方向是放热反应，则△H<0；
(3)①N2O4(g) 2NO2(g)，N2O4为无色气体，NO2为红棕色气体，随温度升高，混合气体的颜色变深，说明平衡往正反应方向移动，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动，故正向为吸热方向，△H>0；由图可知，0~60s，Δc(N2O4)=0.060mol·L-1，v(N2O4)= Δc(N2O4)/Δt=0.060mol·L-1/60s=0.001mol·L-1·s-1，平衡常数K= c2(NO2)/c(N2O4)=0.122/0.06=0.24；

②反应达平衡后，将反应容器的容积缩小到原来的一半，则压强增大，平衡向着气体物质的量减小的方向移动，即逆反应方向移动；

(4)①NH3·H2O为弱电解质，发生部分电离，电离方程式为：NH3·H2ONH4++OH-；

②由图可知，b点pH=7，此温度条件下，溶液呈中性，c(H+)=c(OH-)，根据电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)，得出c(NH4+)=c(Cl-)

③由图可知，c点加入的HCl体积为20mL，二者等浓度等体积混合，恰好完全反应，得到NH4Cl和水，因NH4+水解，故离子浓度由大到小顺序为c(Cl-)> c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)。