问题 填空题

(Ⅰ)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.

(1)以天然气为原料制H2是合成氨的一条重要的路线.甲烷的部分氧化,其反应式如下:

①CH4(g)+1/2O2 (g)=CO (g)+2H2(g)△H1=-35.6kJ•molˉ1

试判断常温下,上述反应能否自发进行______(填“能”或“否”),有研究认为甲烷部分氧化的机理为:

②CH4(g)+2O2 (g)=CO 2(g)+2H2O(g)△H2=-890.3kJ•molˉ1

③CH4(g)+CO2 (g)=2CO (g)+2H2(g)△H3=247.3kJ•molˉ1

试结合反应①,确定下面热化学反应方程式中的△H值

CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H=______kJ•molˉ1

(2)恒温下,向一个2L的密闭容器中充入1mol N2和2.6mol H2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:

时间/min51015202530
c(NH3)/( mol•Lˉ10.080.140.180.200.200.20

此条件下,该反应达到化学平衡时,氮气的浓度为______.

(3)希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides用一种特殊的电解方法合成氨.即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入到570℃的电解池中,用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,金属钯多晶薄膜做电极,转化率高达78%.其实验装置如右图.阴极的电极反应式______.

(4)用标准盐酸标定某氨水的浓度时应该选择下列哪种指示剂最好______.

A.甲基橙        B.石蕊       C.酚酞

(Ⅱ) pC类似pH,是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值,如溶液中某溶质的浓度为:1×10ˉ3mol•Lˉ1,则pC=-lg(1×10ˉ3)=3.某温度下,H2CO3溶液的pC-pH关系如图.

请回答下列问题:

(1)pH=2~4时,H2CO3溶液中主要存在的离子为______;

(2)求此温度下H2CO3 

H++HCO3ˉ 的电离平衡常数______;

(3)能够抵抗外来少量酸碱的影响、保持自身 pH变化不大的溶液,称之为缓冲溶液.如浓度均为0.1mol•Lˉ1的NaHCO3和Na2CO3混合溶液就是一种缓冲溶液,加入少量酸或碱,由于平衡HCO3ˉ

H++CO32ˉ移动,溶液中H+浓度变化不大.根据上述信息,确定氨水和氯化铵的混和溶液能不能形成缓冲溶液______.

答案

(Ⅰ)、(1)反应CH4(g)+1/2O2 (g)=CO (g)+2H2(g)的△H1=-35.6kJ•molˉ1<0.△S>0根据反应能否自发进行的判据:△H-T△S可推知该数值一定是小于0,故反应能自发进行,能,根据反应①②③,结合盖斯定律,可知反应CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H=①×2-②×

1
2
250.3-③×
1
2
=250.3kJ•mol-1,故答案为:能;250.3;

(2)根据反应N2 +3H2 ⇌2NH3

初始浓度:0.5    1.3     0

变化浓度:0.1    0.3     0.2

平衡浓度:0.4    1.0     0.2

所以达到平衡时氮气的浓度是1.0mol/L,故答案为:1.0mol/L;

(3)在电解池中,阴极发生得电子的还原反应,在酸性介质下,氮气得电子的过程为:N2+6e-+6H+=2NH3,故答案为:N2+6e-+6H+=2NH3

(4)用标准盐酸标定某氨水的浓度时,选择甲基橙能降低滴定误差,故答案为:A;

(Ⅱ)、(1)根据某温度下,H2CO3溶液的pC-pH关系图,可以得出pH=2~4时,H2CO3溶液中主要存在的离子为H+、HCO3-,故答案为:H+、HCO3-;  

(2)此温度下H2CO3 

H++HCO3-的电离平衡常数K=

C(H+)C(HCO3-)
C(H2CO3)
=10-6 mol/L,故答案为:10-6mol/L;

(3)氨水的电离能产生铵根离子,铵根离子水解能产生一水合氨分子,氨水和氯化铵的混和溶液能够抵抗外来少量酸碱的影响,保持自身pH变化不大,能形成缓冲溶液,故答案为:能.

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