Question

（18分）運用化學反應原理研究氮、氯等單質及其化合物的反應有重要意義。
（1）科學家研究在一定條件下通過下列反應制備NH₃:

①在其他條件相同時，反應中NH₃的體積分數(a)在不同溫度下隨反應時間(t)的變化如圖。該反應的平衡常數表達式K=______，該反應中的（填“>”“<”或“=”）。

②某溫度下，在2L容積不變的密閉容器中加入1molN₂和6molH₂O（1）發生反應，N₂轉化率隨時間(t)變化如圖。15-20min內，v(NH₃)=____。若其他條件不變，在圖中畫出使用催化劑后N₂的轉化率隨反應時間變化的曲線示意圖。
（2） 25℃時，某同學將0.lmol鹽酸與0.2 mol氨水等體積混合，所得混合溶液pH______7（填“>”“<”或“=”，下同），混合溶液中（25℃時，NH₃.H₂O的電離常數）
（3） 25℃時，向O.lmol的MgCl₂溶液中逐滴加入適量0.lmol氨水，有白色沉淀生成，向反應后的濁液中，繼續加入O.lmol的FeCl₃溶液，觀察到的現象是______ ；上述過程中發生的所有反應的離子方程式為______。(25℃時，，）

Answer 1

（18分）
（1）①（2分）  ＞（2分）
②0.0018mol·L^-1·min^-1（2分）
（2）＞（2分） ＞（2分）
（3）白色沉淀逐漸變成紅褐色（2分）
Mg²⁺＋2NH₃·H₂O＝Mg(OH)₂↓＋2NH₄⁺（2分）
2Fe³⁺（aq）＋3Mg(OH)₂（s）＝2Fe(OH)₃（s）＋3Mg²⁺（aq）（2分）

解析試題分析：（1）①根據平衡常數的含義，可得該反應的平衡常數K=；根據圖像可知，溫度升高，生成物NH₃的體積分數逐漸增大，說明平衡向右移動，則該反應為吸熱反應，?H > 0。
②根據圖像，15min時N₂的轉化率為1.3%，20min時N₂的轉化率為2%，則v(NH₃)=2v(N₂)=2×1mol×(2.2%-1.3%)÷2L÷5min=0.0018mol·L^-1·min^-1；使用了催化劑，反應速率加快，但平衡不移動，可畫出曲線。
（2）0.l mol?L?¹鹽酸與0.2 mol?L?¹氨水等體積混合，所得混合溶液含有等量的NH₄Cl和NH₃?H₂O，溶液呈堿性，則pH > 7；NH₃?H₂O的電離程度大于NH₄Cl的水解程度，所以c(NH₄⁺)>c(NH₃?H₂O)。
（3）根據Mg(OH)₂和Fe(OH)₃的Ksp可知生成Fe(OH)₃沉淀時OH?的濃度更小，所以Mg(OH)₂沉淀會轉化為Fe(OH)₃沉淀；先后發生反應的離子方程式為：Mg²⁺＋2NH₃·H₂O＝Mg(OH)₂↓＋2NH₄⁺；2Fe³⁺（aq）＋3Mg(OH)₂（s）＝2Fe(OH)₃（s）＋3Mg²⁺（aq）。
考點：本題考查化學平衡常數、轉化率、圖像的分析和繪畫、pH和離子濃度比較、沉淀溶解平衡。