Question

（1）M由兩種短周期元素組成，每個M分子含有18個電子，其分子球棍模型如圖所示。測得M的摩爾質量為32g/mol。畫出編號為2的原子結構示意圖：               。

（2）已知1.0mol·L^—1NaHSO₃溶液的pH為3.5，加入氯水，振蕩后溶液pH迅速降低。溶液pH降低的原因是                                （用離子方程式表示）。

（3）在常溫常壓和光照條件下，N₂在催化劑（TiO₂）表面與H₂O反應，生成1molNH₃和O₂時的能量變化值為382.5kJ，達到平衡后此反應NH₃生成量與溫度的實驗數據如下表。則該反應的熱化學方程式為                      。

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10—1mol）	4.3	5.9	6.0

 

（4）在溶液中，一定濃度的NH₄^＋能溶解部分Mg(OH)₂固體，反應如下：

2NH₄⁺(aq) + Mg(OH)₂(s) Mg²⁺(aq) +2NH₃·H₂O(aq)

寫出上述反應的平衡常數表達式                                           

某研究性學習小組為探究Mg²⁺與NH₃·H₂O反應形成沉淀的情況，設計如下兩組實驗

實驗①	等體積1 mol/L氨水和0.1 mol/L MgCl2溶液混合	生成白色沉淀
實驗②	等體積0.1 mol/L氨水和1 mol/L MgCl2溶液混合	無現象

 

請分析實驗①、②產生不同現象的原因：                                       。

（5）在室溫下，化學反應I^—(aq)+ ClO^—(aq) = IO^—(aq) + Cl^—(aq)的反應物初始濃度、溶液中的氫氧根離子初始濃度及初始速率間的關系如下表所示：

實驗編號	I—的初始濃度 (mol·L—1)	ClO—的初始濃度 (mol·L—1)	OH—的初始濃度 (mol·L—1)	初始速率v (mol·L—1· s—1)
1	2 × 10—3	1.5 × 10—3	1.00	1.8 × 10—4
2	a	1.5 × 10—3	1.00	3.6 × 10—4
3	2 × 10—3	3 × 10—3	2.00	1.8 × 10—4
4	4 × 10—3	3 × 10—3	1.00	7.2 × 10—4

 

已知表中初始反應速率與有關離子濃度關系可以表示為v= k [I^—­]¹ [ClO^—]^b [OH^—]^c（溫度一定時，k為常數）。

①設計實驗2和實驗4的目的是                             ；

②若實驗編號4的其它濃度不變，僅將溶液的酸堿值變更為pH = 13，反應的初始速率v=                  。

 

Answer 1

【答案】

（1）   (2分)   （2）HSO₃^—+ Cl₂ +H₂O  = 3H⁺ + SO₄^2—+ 2Cl^－  （3分）

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

（4）     （2分）；從平衡常數表達式可以看出，當c(NH₃·H₂O)、c(Mg²⁺)改變相同的程度時，c²(NH₃·H₂O)對沉淀生成的影響更大[或①中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)≥K_sp[Mg(OH)₂]，而②中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)﹤K_sp[Mg(OH)₂]。等合理答案均可] （2分）

（5）①  ClO^— 對反應速率的影響  （2分）

②  7.2 × 10^—4               （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據題意推斷，M為N₂H₄，則1、2分別表示H、N，氮原子的核電荷數為+7，核外電子層結構為25；（2）亞硫酸鹽與氯水發生氧化還原反應，生成強酸，反應式為HSO₃^—+Cl₂+H₂O=3H⁺+SO₄^2—+2Cl^－；（3）讀表可知，升高溫度，平衡右移，說明正反應是吸熱反應；根據原子守恒可知，1/2N₂(g)+3/2H₂O(l)NH₃(g)+3/4O₂(g)   △H=+382.5kJ/mol，或2N₂(g) +6H₂O(l) = 4NH₃(g) + 3O₂(g)   △H=+1530.0kJ/mol；（4）固體物質不能寫進平衡常數表達式，則該反應的平衡常數K=；從平衡常數表達式可以看出，當c(NH₃·H₂O)、c(Mg²⁺)改變相同的程度時，c²(NH₃·H₂O)對沉淀生成的影響更大[或①中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)≥K_sp[Mg(OH)₂]，而②中c(Mg²⁺)•c²(OH^—)﹤K_sp[Mg(OH)₂]；（5）根據控制變量設計對比實驗原則，實驗1和2的目的是探究I^—的濃度對反應速率的影響，實驗2和4的目的是探究ClO^—的濃度對反應速率的影響；由實驗1和3可知，OH^—的濃度對速率無影響，則實驗4改編pH后反應速率與實驗4相等，即v=7.2 × 10^—4 。

考點：考查物質結構、氧化還原反應、離子方程式、熱化學方程式的書寫、化學平衡常數的表達式及應用、沉淀的生成、化學反應速率及其影響因素、探究實驗方案設計等相關知識。