Question

（18分）運用化學反應原理研究氮、氧等單質及其化合物的反應有重要意義。

（1）合成氨反應N₂ (g)+3H₂(g)2NH₃(g)，若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，則平衡          移動（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化劑，上述反應的△H________（填“增大” “減小” 或“不改變”）。

（2）甲烷在高溫下與水蒸氣反應的方程式為：CH₄+H₂O=CO+3H₂。已知部分物質燃燒的熱化學方程式如下：

        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）轉變為1mol H₂O（l）時放出44.0kJ熱量。寫出CH₄和H₂O在高溫下反應的熱化學方程式                                           。

（3）在25℃下，向濃度均為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（填化學式），生成該沉淀的離子方程式為_____                            _______。已知25℃時K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11,K_sP[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20。

（4）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應物，以HCl—NH₄Cl為電解質溶液制造新型燃燒電池。請寫出該電池的正極反應式                     。

（5）某溫度（t℃）時，測得0.01mol·L^－1的NaOH溶液的pH＝11。在此溫度下，將pH＝a的H₂SO₄溶液V_aL與pH＝b的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性，且a＋b＝12，則V_a︰V_b＝          。

（6）在25℃下，將a mol·L^-1的氨水與0.01 mol·L^-1的鹽酸等體積混合，反應平衡時溶液中c(NH₄^＋)=c(Cl^-)。則溶液顯_____________性（填“酸”“堿”或“中”）；用含a的代數式表示NH₃·H₂O的電離常數K_b=__________。

 

Answer 1

（1）向左； 不改變（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＋Cu^2＋＝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）恒溫恒壓下通入氬氣，體積增大，所以平衡向左移動；使用催化劑與反應熱無關。

（2）根據蓋斯定律即可得熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O(g)=CO(g)+3H₂（g） △H=+206.1kJ·mol^－1

（3）已知25℃時K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11,K_sP[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20，所以先生成Cu(OH)₂

（4）以N₂、H₂為電極反應物，則總反應為N₂＋3H₂2NH₃，由于HCl—NH₄Cl為電解質溶液所以正極反應方程式為N₂+8H⁺+6e^－=2NH₄^—

（5）因為0.01mol·L^－1的NaOH溶液的pH＝11所以此溫度下K_w=10^-13，由此可得10^－a×V_a=10^b-13×V_b，則V_a：V_b=1：10

（6）由電荷守恒c(H^＋)＋c(NH₄^＋)= c(OH^-)＋c(Cl^-)可得，c(H^＋)= c(OH^-)顯中性。

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