题目
氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥，是一种用途广泛的化工原料。金属镓是一种广泛用于电子工业 和通讯领域的重要金属，镓元素（31Ga）在元素周期表中位于第四周期ⅢA族，化学性质与铝元素相似。（1）下表是当反应器中按n（N2）：n（H2）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线（如图1）。100 a-|||-80 →-|||-b-|||-60-|||-40-|||-c-|||-20-|||-o 米 米 米 压强/MPa-|||-0.1 10 20 30 60 100①曲线 a 对应的温度是 ____ 。②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是 ____ （填字母）。A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率B．根据勒夏特列原理，一般采用高温下发生反应C．图中M、N、Q点平衡常数 K 的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）③M点对应的H2转化率是 ____ 。（2）工业上利用Ga与NH3合成固体半导体材料氮化镓（GaN）同时有氢气生成。反应中，生成3molH2时就会放出30.8kJ的热。①该反应的热化学方程式是 ____ 。②反应的化学平衡常数表达式是 ____ 。③在恒温恒容的密闭体系内进行上述可逆反应，下列有关表达正确的是 ____ 。100 a-|||-80 →-|||-b-|||-60-|||-40-|||-c-|||-20-|||-o 米 米 米 压强/MPa-|||-0.1 10 20 30 60 100A．图2中Ⅰ图象中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温B．图2中Ⅱ图象中纵坐标可以为镓的转化率C．图2中Ⅲ图象中纵坐标可以为化学反应速率D．图2中Ⅳ图象中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量④氮化镓（GaN）性质稳定，但能缓慢的溶解在热的NaOH溶液中，该反应的离子方程式是： ____ 。（3）将一块镓铝合金完全溶于烧碱溶液中得到溶液X．已知： Al（OH）3 Ga（OH）3 酸式电离常数 Ka 2×10-11 1×10-7 碱式电离常数 Kb 1.3×10-33 1.4×10-34 往 X 溶液中缓缓通入CO2，最先析出的氢氧化物是 ____ 。（4）工业上以电解精炼法提炼镓的原理如下：以待提纯的粗镓（内含Zn、Fe、Cu杂质）为阳极，以高纯镓为 阴极，以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技 术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。①已知离子氧化性顺序为：Zn2+＜Ga3+＜Fe2+＜Cu2+，电解精炼镓时阳极泥的成分是 ____ 。②GaO2-在阴极放电的电极方程式是 ____ 。
氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥，是一种用途广泛的化工原料。金属镓是一种广泛用于电子工业 和通讯领域的重要金属，镓元素（31Ga）在元素周期表中位于第四周期ⅢA族，化学性质与铝元素相似。
（1）下表是当反应器中按n（N2）：n（H2）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线（如图1）。
①曲线 a 对应的温度是 ____ 。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是 ____ （填字母）。
A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B．根据勒夏特列原理，一般采用高温下发生反应
C．图中M、N、Q点平衡常数 K 的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
③M点对应的H2转化率是 ____ 。
（2）工业上利用Ga与NH3合成固体半导体材料氮化镓（GaN）同时有氢气生成。反应中，生成3molH2时就会放出30.8kJ的热。
①该反应的热化学方程式是 ____ 。
②反应的化学平衡常数表达式是 ____ 。
③在恒温恒容的密闭体系内进行上述可逆反应，下列有关表达正确的是 ____ 。
A．图2中Ⅰ图象中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温
B．图2中Ⅱ图象中纵坐标可以为镓的转化率
C．图2中Ⅲ图象中纵坐标可以为化学反应速率
D．图2中Ⅳ图象中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
④氮化镓（GaN）性质稳定，但能缓慢的溶解在热的NaOH溶液中，该反应的离子方程式是： ____ 。
（3）将一块镓铝合金完全溶于烧碱溶液中得到溶液X．已知：
往 X 溶液中缓缓通入CO2，最先析出的氢氧化物是 ____ 。
（4）工业上以电解精炼法提炼镓的原理如下：以待提纯的粗镓（内含Zn、Fe、Cu杂质）为阳极，以高纯镓为 阴极，以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技 术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子氧化性顺序为：Zn2+＜Ga3+＜Fe2+＜Cu2+，电解精炼镓时阳极泥的成分是 ____ 。
②GaO2-在阴极放电的电极方程式是 ____ 。
（1）下表是当反应器中按n（N2）：n（H2）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线（如图1）。
①曲线 a 对应的温度是 ____ 。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是 ____ （填字母）。
A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B．根据勒夏特列原理，一般采用高温下发生反应
C．图中M、N、Q点平衡常数 K 的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
③M点对应的H2转化率是 ____ 。
（2）工业上利用Ga与NH3合成固体半导体材料氮化镓（GaN）同时有氢气生成。反应中，生成3molH2时就会放出30.8kJ的热。
①该反应的热化学方程式是 ____ 。
②反应的化学平衡常数表达式是 ____ 。
③在恒温恒容的密闭体系内进行上述可逆反应，下列有关表达正确的是 ____ 。
A．图2中Ⅰ图象中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温
B．图2中Ⅱ图象中纵坐标可以为镓的转化率
C．图2中Ⅲ图象中纵坐标可以为化学反应速率
D．图2中Ⅳ图象中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
④氮化镓（GaN）性质稳定，但能缓慢的溶解在热的NaOH溶液中，该反应的离子方程式是： ____ 。
（3）将一块镓铝合金完全溶于烧碱溶液中得到溶液X．已知：
| Al（OH）3 | Ga（OH）3 | |
| 酸式电离常数 Ka | 2×10-11 | 1×10-7 |
| 碱式电离常数 Kb | 1.3×10-33 | 1.4×10-34 |
（4）工业上以电解精炼法提炼镓的原理如下：以待提纯的粗镓（内含Zn、Fe、Cu杂质）为阳极，以高纯镓为 阴极，以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技 术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子氧化性顺序为：Zn2+＜Ga3+＜Fe2+＜Cu2+，电解精炼镓时阳极泥的成分是 ____ 。
②GaO2-在阴极放电的电极方程式是 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）①合成氨反应放热，温度越低氨气的百分含量越高，所以，曲线a对应的温度是200℃，
故答案为：200℃；
②A．减小生成物浓度平衡正向移动，及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率，故A正确；
B．催化剂不影响平衡移动，加催化剂能加快反应速率但不能提高H2的平衡转化率，故B错误；
C．K只受温度影响，该反应温度升高时K值减小，b是400℃，c是600℃，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
故答案为：AC；
③3N2（g）+3H2（g） $\stackrel{⇌}{⇌}$ 2NH3（g）
反应前（mol） 1 3 0
反应了（mol） x 3x 2x
平衡时（mol） 1-x 3-3x 2x
据题意M点时：$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}×100%$=60%
x=$\frac{3}{4}$
则氢气的转化率为$\frac{3×\frac{3}{4}}{3}×100%$=75%，
故答案为：75%；
（2）①反应的方程式为2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g），结合生成3mol H2时放出30.8KJ的热量，可知热化学方程式为2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g）△H=-30.8kJ/mol，
故答案为：2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g）△H=-30.8kJ/mol；
②平衡常数为生成物、反应物浓度幂之积的比值，K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3）}}$，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3）}}$；
③A．①图象中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图象符合题意，故A正确；
B．Ga是固体，没有浓度可言，不能计算其转化率，故B错误；
C．Ga是固体，其质量不影响反应速率，故C错误；
D．相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，所以温度高的曲线在上面，故D错误；
故答案为：A；
④氮化镓与氢氧化钠溶液反应生成氨气和NaGaO2，其反应的方程式为：GaN+OH-+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$GaO2-+NH3↑；
故答案为：GaN+OH-+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$GaO2-+NH3↑；
（3）所得的溶液中存在平衡：H++H2O+GaO2-⇌Ga（OH）3，H++H2O+AlO2-⇌Al（OH）3，Al（OH）3的电离平衡常数更小，故溶液中通入二氧化碳，先析出Al（OH）3沉淀，
故答案为：Al（OH）3；
（4）①离子氧化性顺序为：Zn2+＜Ga3+＜Fe2+＜Cu2+，则金属还原性顺序为Zn＞Ge＞Fe＞Cu，则阳极上Zn、Ge失电子进入电解质溶液，Fe、Cu以金属单质进入电解质溶液，则阳极泥成分是Fe、Cu，
故答案为：Fe、Cu；
②阴极上GaO2-得电子发生还原反应生成Ga，电极反应式为GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-，故答案为：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
故答案为：200℃；
②A．减小生成物浓度平衡正向移动，及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率，故A正确；
B．催化剂不影响平衡移动，加催化剂能加快反应速率但不能提高H2的平衡转化率，故B错误；
C．K只受温度影响，该反应温度升高时K值减小，b是400℃，c是600℃，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
故答案为：AC；
③3N2（g）+3H2（g） $\stackrel{⇌}{⇌}$ 2NH3（g）
反应前（mol） 1 3 0
反应了（mol） x 3x 2x
平衡时（mol） 1-x 3-3x 2x
据题意M点时：$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}×100%$=60%
x=$\frac{3}{4}$
则氢气的转化率为$\frac{3×\frac{3}{4}}{3}×100%$=75%，
故答案为：75%；
（2）①反应的方程式为2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g），结合生成3mol H2时放出30.8KJ的热量，可知热化学方程式为2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g）△H=-30.8kJ/mol，
故答案为：2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g）△H=-30.8kJ/mol；
②平衡常数为生成物、反应物浓度幂之积的比值，K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3）}}$，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3）}}$；
③A．①图象中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图象符合题意，故A正确；
B．Ga是固体，没有浓度可言，不能计算其转化率，故B错误；
C．Ga是固体，其质量不影响反应速率，故C错误；
D．相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，所以温度高的曲线在上面，故D错误；
故答案为：A；
④氮化镓与氢氧化钠溶液反应生成氨气和NaGaO2，其反应的方程式为：GaN+OH-+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$GaO2-+NH3↑；
故答案为：GaN+OH-+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$GaO2-+NH3↑；
（3）所得的溶液中存在平衡：H++H2O+GaO2-⇌Ga（OH）3，H++H2O+AlO2-⇌Al（OH）3，Al（OH）3的电离平衡常数更小，故溶液中通入二氧化碳，先析出Al（OH）3沉淀，
故答案为：Al（OH）3；
（4）①离子氧化性顺序为：Zn2+＜Ga3+＜Fe2+＜Cu2+，则金属还原性顺序为Zn＞Ge＞Fe＞Cu，则阳极上Zn、Ge失电子进入电解质溶液，Fe、Cu以金属单质进入电解质溶液，则阳极泥成分是Fe、Cu，
故答案为：Fe、Cu；
②阴极上GaO2-得电子发生还原反应生成Ga，电极反应式为GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-，故答案为：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-