Question

（2011?嘉興模擬）（Ⅰ）氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應用是當前的重要研究內容之一．
（1）以天然氣為原料制H₂是合成氨的一條重要的路線．甲烷的部分氧化，其反應式如下：
①CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ?mol^-1
試判斷常溫下，上述反應能否自發進行

能

（填“能”或“否”），有研究認為甲烷部分氧化的機理為：
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO ₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-890.3kJ?mol^-1
③CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=247.3kJ?mol^-1
試結合反應①，確定下面熱化學反應方程式中的△H值
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=

250.3

kJ?mol^-1
（2）恒溫下，向一個2L的密閉容器中充入1mol N₂和2.6mol H₂，反應過程中對NH₃的濃度進行檢測，得到的數據如下表所示：

時間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/（mol?L-1）	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此條件下，該反應達到化學平衡時，氮氣的濃度為

0.4mol/L

．
（3）希臘亞里斯多德大學的Marmellos和Stoukides用一種特殊的電解方法合成氨．即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通入到570℃的電解池中，用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質，金屬鈀多晶薄膜做電極，轉化率高達78%．其實驗裝置如右圖．陰極的電極反應式

N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃

．
（4）用標準鹽酸標定某氨水的濃度時應該選擇下列哪種指示劑最好

A

．
A．甲基橙        B．石蕊       C．酚酞
（Ⅱ） pC類似pH，是指極稀溶液中溶質物質的量濃度的常用對數負值，如溶液中某溶質的濃度為：1×10^-3mol?L^-1，則pC=-lg（1×10^-3）=3．某溫度下，H₂CO₃溶液的pC-pH關系如圖．

請回答下列問題：
（1）pH=2～4時，H₂CO₃溶液中主要存在的離子為

H⁺、HCO₃^-

；
（2）求此溫度下H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-的電離平衡常數

10^-6mol/L

；
（3）能夠抵抗外來少量酸堿的影響、保持自身 pH變化不大的溶液，稱之為緩沖溶液．如濃度均為0.1mol?L^-1的NaHCO₃和Na₂CO₃混合溶液就是一種緩沖溶液，加入少量酸或堿，由于平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-移動，溶液中H⁺濃度變化不大．根據上述信息，確定氨水和氯化銨的混和溶液能不能形成緩沖溶液

能

．

Answer 1

分析：（Ⅰ）、（1）根據反應能否自發進行的判據：△H-T△S＜0反應能自發進行來判斷；根據蓋斯定律來計算反應的焓變；
（2）根據“三行計算法”來確定反應達到化學平衡時氮氣的濃度；
（3）電解池的陰極發生得電子的還原反應；
（4）用標準鹽酸標定某氨水的濃度時應該選擇甲基橙來作為指示劑；
（Ⅱ）、（1）根據圖中的內容來確定pH=2～4時，H₂CO₃溶液中主要存在的離子；
（2）根據電離平衡常數表達式代入數據進行計算；
（3）能夠抵抗外來少量酸堿的影響、保持自身pH變化不大的溶液，稱之為緩沖溶液，結合氨水的電離和銨根離子的水解來判斷．

解答：解：（Ⅰ）、（1）反應CH₄（g）+

1

2

O₂ （g）=CO （g）+2H₂（g）的△H₁=-35.6kJ?molˉ¹＜0．△S＞0根據反應能否自發進行的判據：△H-T△S可推知該數值一定是小于0，故反應能自發進行，能，根據反應①②③，結合蓋斯定律，可知反應CH₄（g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂（g）△H=①×2-②×

1

2

-③×

1

2

=250.3kJ?mol^-1，故答案為：能；250.3；
（2）根據反應N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始濃度：0.5    1.3     0
變化濃度：0.1    0.3     0.2
平衡濃度：0.4    1.0     0.2
所以達到平衡時氮氣的濃度是0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；
（3）在電解池中，陰極發生得電子的還原反應，在酸性介質下，氮氣得電子的過程為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）用標準鹽酸標定某氨水的濃度時，選擇甲基橙能降低滴定誤差，故答案為：A；
（Ⅱ）、（1）根據某溫度下，H₂CO₃溶液的pC-pH關系圖，可以得出pH=2～4時，H₂CO₃溶液中主要存在的離子為H⁺、HCO₃^-，故答案為：H⁺、HCO₃^-；  
（2）此溫度下H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-的電離平衡常數K=

c(H+)?c(HCO3-)

c(H2CO3)

=10^-6 mol/L，故答案為：10^-6mol/L；
（3）氨水的電離能產生銨根離子，銨根離子水解能產生一水合氨分子，氨水和氯化銨的混和溶液能夠抵抗外來少量酸堿的影響，保持自身pH變化不大，能形成緩沖溶液，故答案為：能．

點評：本題考查角度廣，綜合性將強，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．