Question

17．氮的單質及其化合物在農業(yè)、工業(yè)生產中有著重要的作用．
Ⅰ氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵．海洋中無機氮的循環(huán)過程可用如圖1表示．
（1）海洋中氮循環(huán)起始于氮的固定，其中屬于固氮作用的一步是②（填圖中數(shù)字序號）．
（2）有氧時，在硝化細菌作用下，可將土壤中所含的NH₄⁺轉化為亞硝酸根離子及N₂O，請將該過程①的離子方程式補充完整：
4NH₄⁺+5O₂═2NO₃^-+6H⁺+1N₂O+5H₂O．
Ⅱ已知有關熱化學方程式如下
①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol．
（3）有關鍵能（kJ/mol）：H-O鍵：436，H-N鍵：391，O=O鍵：497．則NO中的鍵能為712.5kJ/mol．
（4）向某恒容密閉容器中加入2.4molNH₃，3molO₂，發(fā)生反應：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；測得平衡時反應體系中某種量值X與壓強P、溫度T之間的變化如圖2所示．
①若X表示NH₃的百分含量，則p₂＞p₁（填“＞”或“＜”）；b、c兩點對應的平衡常數(shù)K（b）=K（c）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②X還可以表示ad（填字母）．
a．混合氣體的平均摩爾質量 b．NO的產率 c．該反應的△H d．O₂的濃度．
Ⅲ查閱資料可知：常溫下，H₂SO₃：K_a1=1.7×10^-2，K_a2=6.0×10^-8，NH₃•H₂O：K_b=1.8×10^-5，K_sp（AgCl）=1.76×10^-10．
（5）若將等物質的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，所得溶液呈酸性；
（6）銀氨溶液中存在下列平衡：
Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq） K₁=1.10×10⁷．
計算出常溫下可逆反應AgCl（s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學平衡常數(shù)K₂=1.936×10^-3（保留4為有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）氮的固定作用是指游離態(tài)氮元素發(fā)生反應生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用，即單質變化為化合物；
（2）有氧時，在硝化細菌作用下，NH₄⁺可實現(xiàn)過程④的轉化，生成N₂O、NO₂^-、H⁺和水，結合電荷守恒和原子守恒配平書寫離子方程式得到；
Ⅱ．（3）反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計算；
（4）①若X表示NH₃的百分含量，4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，反應是氣體體積增大的放熱反應，壓強增大平衡逆向進行，氨氣含量增大，圖象分析可知P₂大；平衡常數(shù)隨溫度變化；
②X還可以表示的物理量分析圖象變化，結合反應特征分析選項，
a．表示混合氣體的平均摩爾質量，反應前后氣體質量不變，氣體物質的量增大，所以隨反應進行壓強越大，平衡逆向進行平均摩爾質量增大；
b．壓強越大平衡逆向進行，NO產率減小，圖象不能表示NO的產率；
c．該反應的△H不隨壓強改變；
d．壓強增大平衡逆向進行O₂的濃度增大；
（5）若將等物質的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，生成亞硫酸氫銨所得溶液呈酸性；
（6）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq） K₁=1.10×10⁷．書寫平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（C{l}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{{K}_{2}}{Ksp（AgCl）}$．

解答 解：Ⅰ．（1）氮的固定作用是指游離態(tài)氮元素發(fā)生反應生成化合態(tài)氮元素的過程為固氮作用，即單質變化為化合物，分析轉化關系圖可知只有反應②是氮氣保護為銨根離子是固氮作用，
故答案為：②；
（2）有氧時，在硝化細菌作用下，NH₄⁺可實現(xiàn)過程④的轉化，生成N₂O、NO₂^-、H⁺和水，氮元素化合價-3價變化為+1價和+3價，氧元素化合價0價變化為-2價，電子轉移總數(shù)20e^-，所以銨根離子前為4，氧氣前為5，NO₂^-前為2，N₂O前為1，結合電荷守恒得到氫離子前為6，水分子式前為5，配平得到離子方程式為：4NH₄⁺+5O₂═2NO₂^-+6H⁺+N₂O+5H₂O，
故答案為：4，6，1，N₂O，5，H₂O；
Ⅱ．（3）4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，反應焓變△H=反應物總鍵能=生成物總鍵能=4×3×391+5×497-（4×N-O+6×2×436）=-905
N-O鍵能=712.5KJ/mol，
故答案為：712.5；
（4）①若X表示NH₃的百分含量，4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，反應是氣體體積增大的放熱反應，壓強增大平衡逆向進行，氨氣含量增大，圖象分析可知P₂大于P₁，平衡常數(shù)隨溫度變化，bc點溫度相同，所以平衡常數(shù)相同，
故答案為：＞；=；
②4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，反應是氣體體積增大的放熱反應，壓強增大平衡逆向進行，
a．表示混合氣體的平均摩爾質量，反應前后氣體質量不變，氣體物質的量增大，所以隨反應進行壓強越大，平衡逆向進行平均摩爾質量增大，圖象變化符合，故a正確；
b．壓強越大平衡逆向進行，NO產率減小，圖象不能表示NO的產率圖象不符合，故b錯誤；
c．該反應的△H不隨壓強改變，只和起始物質和終了物質能量有關，故c錯誤；
d．壓強增大平衡逆向進行O₂的濃度增大，圖象變化符合，故d正確；
故答案為：ad；
（5）若將等物質的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，生成亞硫酸氫銨，亞硫酸氫根離子電離使溶液呈酸性，
故答案為：酸；
（6）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq） K₁=1.10×10⁷．書寫平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，
AgCl（s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，
K₁=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（C{l}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{{K}_{2}}{Ksp（AgCl）}$，K₂=Ksp（AgCl）K₁=1.10×10⁷×1.76×10^-10=1.936×10^-3，
故答案為：1.936×10^-3．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫、化學平衡常數(shù)計算、平衡影響因素分析、沉淀溶解平衡和弱電解質電離平衡的混合計算等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．