Question

【題目】氫氣是一種高能燃料，也廣范應用在工業合成中。

(1)標準摩爾生成焓是指在25℃和101kPa，最穩定的單質生成1 mol化合物的焓變。已知25℃和101kPa時下列反應：

①2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l) △H=-3116kJ·mol-1

②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5 kJ·mol-1

③2H2(g)+02(g)=2H2O(l)，△H=-571.6 kJ·mol-1

寫出乙烷標準生成焓的熱化學方程式：_____________。

(2)已知合成氨的反應為：N2+3H22NH3 △H <0。某溫度下，若將1molN2和2.8molH2分別投入到初始體積為2L的恒溫恒容、恒溫恒壓和恒容絕熱的三個密閉容器中，測得反應過程中三個容器（用a、b、c表示）內N2的轉化率隨時間的變化如圖所示，請回答下列問題：

①圖中代表反應在恒容絕熱容器中進行的曲線是______（用a、b、c表示）。

②曲線a條件下該反應的平衡常數K=__________________。

③b容器中M點，v(正)_____ v(逆)（填“大于”、“小于”．或“等于”)。

(3)利用氨氣可以設計成高能環保燃料電池，用該電池電解含有NO2-的堿性工業廢水，在陰極產生N2。陰極電極反應式為_____；標準狀況下，當陰極收集到1l.2LN2時，理論上消耗NH3的體積為_______。

(4)氨水是制備銅氨溶液的常用試劑，通過以下反應及數據來探究配制銅氨溶液的最佳途徑。

已知:Cu(OH)2(s)Cu2++2OH- Ksp=2.2×10-20

Cu2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2+(深藍色)+4H2O Kβ＝7.24×1012

①請用數據說明利用該反應：Cu(OH)2(s)＋4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH- 配制銅氨溶液是否可行：________________。

②已知反應Cu(OH)2(s)＋2NH3·H2O+2NH4+[Cu(NH3)4]2++4H2O K=5.16×102。向盛有少量Cu(OH)2固體的試管中加入14 mol/L的氨水，得到懸濁液；此時若加入適量的硫酸銨固體，出現的現象為__________；解釋出現該現象的原因是_____________________。

Answer 1

【答案】⑴2C（石墨）+ 3H2(g)=C2H6(g) △H＝-86.4kJ/mol ⑵① c ②800 ③小于

⑶2NO2-＋6e-＋4H2O= N2+ 8OH- 22.4L

⑷①該反應的K=Ksp·Kβ=1.6×10-7＜10-5所以反應很難進行 ②固體溶解，得到深藍色溶液 溶液中存在平衡Cu(OH)2(s)+2NH3·H2O+2NH4＋ [Cu(NH3)4]2++4H2O, 加入硫酸銨固體增大了銨根離子濃度，平衡正向移動

【解析】本題考查蓋斯定律的應用，②×2＋③×3/2－①/2得出：2C（石墨）+ 3H2(g)=C2H6(g) △H＝-86.4kJ/mol；（2）①恒容絕熱容器，正反應是放熱反應，隨著反應進行，溫度升高，化學反應速率升高，先達到平衡，符合條件的曲線是c；② 此反應是氣體物質的量減少的，恒溫恒容是的反應速率小于恒溫恒壓，即b為恒溫恒容時的曲線，a為恒溫恒壓時的曲線，化學平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，化學平衡常數不變，

即N2+3H22NH3

起始（mol·L－1） 0.5 1.4 0

變化： 0.4 1.2 0.8

平衡： 0.1 0.2 0.8

根據化學平衡常數的定義，K=c2(NH3)/(NH3)/[c3(H2)×c(N2)]=800；③M點達到b曲線上，N2的轉化率降低，說明反應向逆反應方向移動，即v(正)<v(逆)；（3）根據電解的原理，陰極上得到電子，化合價降低，根據信息NO2－→N2，化合價由＋3價→0價，NO2－在陰極上放電，因此陰極反應式為：2NO2－＋4H2O＋6e－=N2＋8OH－，陽極上失去電子化合價升高，陰極上收集到11.2L的N2，消耗NO2－的物質的量11.2×2/22.4mol=1mol，NH3在陽極上失電子，根據得失電子守恒，n(NH3)×3=n(NO2－)×3，解得n(NH3)=1mol，合22.4L；（4）①根據平衡常數定義，K=c2(OH－)×c(Cu[NH3]4]2－)/c4(NH3·H2O)= c2(OH－)×c(Cu[NH3]4]2－)×c(Cu2＋)/[c4(NH3·H2O) ×c(Cu2＋)]=Ksp×Kβ=2.2×10－20×7.24×1012=1.6×10－7<10－5，此反應很難進行；②溶液中存在平衡Cu(OH)2(s)+2NH3·H2O+2NH4＋ [Cu(NH3)4]2++4H2O, 加入硫酸銨固體增大了銨根離子濃度，平衡正向移動，現象是固體溶解，得到深藍色溶液。