Question

（18分）运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）合成氨反应N₂ (g)+3H₂(g)2NH₃(g)，若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则平衡           移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂，上述反应的△H________（填“增大” “减小” 或“不改变”）。

（2）甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式为：CH₄+H₂O=CO+3H₂。已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：

        2H₂（g）+O₂(g)=2H₂O(l)    △H=－571.6kJ·mol^－1

                                                                            2CO（g）+O₂(g)=2CO₂(g)   △H=－566kJ·mol^－1

                                                                                                                                                          CH₄（g）+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)    △H=－890.3kJ·mol^－1

              又知1molH₂O（g）转变为1mol H₂O（l）时放出44.0kJ热量。写出CH₄和H₂O在高温下反应的热化学方程式                                            。

（3）在25℃下，向浓度均为0.1 mol·L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为_____                             _______。已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11,K_sP [Cu(OH)₂]=2.2×10^-20。

（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制造新型燃烧电池。请写出该电池的正极反应式                      。

（5）某温度（t℃）时，测得0.01mol·L^－1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝a的H₂SO₄溶液V_aL与pH＝b的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则V_a︰V_b＝          。

（6）在25℃下，将a mol·L^-1的氨水与0.01 mol·L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH₄^＋)=c(Cl^-)。则溶液显_____________性（填“酸”“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH₃·H₂O的电离常数K_b=__________。

Answer

（1）向左； 不改变（各2分）

（2）CH4（g）+H2O(g)=CO(g)+3H2（g）  △H=+206.1kJ·mol－1（2分）

（3）Cu(OH)2（2分）；    2NH3·H2O＋Cu2＋＝Cu(OH)2↓＋2NH4*；（2分）

（4）N2+8H++6e－=2NH4—（2分）

（5）1 ︰ 10（2分）

（6）中（2分）；          mol·L-1（2分）

【解析】（1）恒温恒压下通入氩气，体积增大，所以平衡向左移动；使用催化剂与反应热无关。

（2）根据盖斯定律即可得热化学方程式为CH4（g）+H2O(g)=CO(g)+3H2（g）  △H=+206.1kJ·mol－1

（3）已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP [Cu(OH)2]=2.2×10-20，所以先生成Cu(OH)2

（4）以N2、H2为电极反应物，则总反应为N2＋3H22NH3，由于HCl—NH4Cl为电解质溶液所以正极反应方程式为N2+8H++6e－=2NH4—

（5）因为0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH＝11所以此温度下Kw=10-13，由此可得10－a×Va=10b-13×Vb，则Va：Vb=1：10

（6）由电荷守恒c(H＋)＋c(NH4＋)= c(OH-)＋c(Cl-)可得，c(H＋)= c(OH-)显中性。

K= c(NH4＋) c(OH-)÷c(NH3·H2O)=0.01×10-7÷(a-0.01)= mol·L-1