Question

【題目】（1）在一定條件下氨氣和氧氣能發生反應生成氮氣和水蒸氣：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H

查閱資料可得有關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	N≡N	H－O	N－H	O=O
E/ (kJ·mol－1)	946	463	391	496

由此計算上述反應的反應熱△H=___________kJ·mol－1。

（2）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3

注：K1、K2、K3分別為上述三個反應的平衡常數

回答下列問題：

①氨催化氧化反應(生成氣態水)的平衡常數K為___________(用K1、K2、K3表示)。

②一定條件下，將4molNH3和5.2molO2混合于容積為4L的恒容密閉容器中發生催化氧化反應，經過10s后達到平衡，測得NO的濃度為0.4mol/L則0到10s內，用NH3表示該反應的平均反應速率為___________，O2的轉化率為___________(用百分數表示，且保留小數點后一位)，該反應的平衡常數為___________(列出計算式即可)。

③若上述反應第一次達到平衡時，保持其他條件不變的情況下，只是將容器的體積擴大一倍，假定在25s后達到新的平衡。請在下圖中用曲線表示15~30s這個階段體系中NH3的濃度隨時間變化的趨勢。__________

（3）下列有關該反應的說法正確的是___________(填字母)。

A.恒溫恒容，再充入4molNH3和5.2molO2，再次達到平衡時，NH3的轉化率增大

B.恒溫恒容，當容器內的密度保持不變時，反應達到了平衡

C.當混合氣體的平均摩爾質量不變時，反應達到了平衡

D.當2v正(NO)=3v逆(H2O)時，反應達到了平衡

（4）工業上常用氨水吸收SO2，可生成(NH4)2SO3，請判斷常溫下(NH4)2SO3溶液的酸堿性并通過計算說明判斷依據：_______________________________________________________。(已知：NH3·H2O的Kb=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.3×10－2，Ka2=6.3×10－8)

Answer 1

【答案】-1268 K=k12﹒k33/k22 0.04mol﹒L-1﹒s-1 38.5% C 堿性，NH4+的水解常數為：Kh(NH4+)=Kw/Kb= 1.0×10-14/1.8×10-5 ，SO32-的水解常數為：Kh(SO32-)=Kw/Ka2= 1.0×10-14/6.3×10-8 ，∵NH4+的水解程度小于SO32-的水解程度，∴（NH4）2SO3顯堿性

【解析】

（1）反應焓變△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能；

（2）已知：a、N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1

b、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2

c、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3

①上述2a+3b-2c得氨催化氧化反應；

②根據反應速率v=△c/△t計算、根據化學平衡的三段式計算、根據平衡常數的表達式計算；

③溫度不變，平衡常數不變，算出平衡時氨的濃度。

（3）A.恒溫恒容，再充入4molNH3和5.2molO2，相當于加壓，平衡逆向移動，再次達到平衡時，NH3的轉化率減小；

B.恒溫恒容，容器中氣體的質量不變，當容器內的密度保持不變時，無法判斷反應是否達到了平衡；

C.反應前后氣體的物質的量改變，當混合氣體的平均摩爾質量不變時，反應達到了平衡；

D.當3v正(NO)=2v逆(H2O)時，反應達到了平衡.

（4）根據銨根離子和亞硫酸根離子的水解程度來判斷。

（1）4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)，反應的△H=產物的生成熱之和-反應物的生成熱之和=（2×946+12×463-12×391-3×496）KJ·mol－1=-1268KJ·mol－1；

（2）已知：a、N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1

b、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2

c、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3

①上述2a+3b-2c得氨催化氧化反應，平衡常數K為K=k12﹒k33/k22 ；

② 4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）

起始量 4mol 5.2mol 0 0

變化量 1.6mol 2.0mol 1.6mol 2.4mol

平衡量 2.4mol 3.2mol 1.6mol 2.4mol

c平/mol﹒L-1 0.6 0.8 0.4 0.6

NH3的速率為1.6mol /(4L·10s)=0.04mol﹒L-1﹒s-1；

O2的轉化率為2.0mol/5.2mol ×100%=38.5%；

該反應的平衡常數為K= 。

③ 4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）

c平/mol﹒L-1 0.5 0.65 0 0

c平/mol﹒L-1 4x 5x 4x 6x

c平/mol﹒L-1 0.5-4x 0.65-5x 4x 6x

用在溫度不變時平衡常數不變，列方程求解，高次方程，中學不作要求，故作平衡圖象時，氨的濃度在0～0.3mol﹒L-1 即可，。

（3）A.恒溫恒容，再充入4molNH3和5.2molO2，相當于加壓，平衡逆向移動，再次達到平衡時，NH3的轉化率減小，故A錯誤；

B.恒溫恒容，容器中氣體的質量不變，當容器內的密度保持不變時，無法判斷反應是否達到了平衡，故B錯誤；

C.反應前后氣體的物質的量改變，當混合氣體的平均摩爾質量不變時，反應達到了平衡，故C正確；

D.當3v正(NO)=2v逆(H2O)時，反應達到了平衡，故D錯誤。

故選C。

（4）常溫下(NH4)2SO3溶液堿性。NH4+的水解常數為Kh(NH4+)=Kw/Kb = 1.0×10-14/1.8×10-5 ，SO32-的水解常數為Kh(SO32-)=Kw/Ka2= 1.0×10-14/6.3×10-8 。∵NH4+的水解程度小于SO32-的水解程度，∴（NH4）2SO3顯堿性。