Question

5．氨既是實驗室中常用試劑，也是工業(yè)上重要原料．
（1）寫出實驗室制取氨氣的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）氨在氧氣中燃燒，生成水和一種單質(zhì)．
已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
寫出氨在氧氣中燃燒生成液態(tài)水和氣態(tài)單質(zhì)的熱化學(xué)方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）已知在一定條件下，將2molN₂和2molH₂混合于一個4L的密閉容器中發(fā)生的反應(yīng)為N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，5min后達(dá)到平衡，平衡時氨的體積分?jǐn)?shù)為25%．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{C{\;}^{2（}NH{\;}_{3}）}{C（N{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
②從反應(yīng)開始到平衡時，N₂的反應(yīng)速率v（N₂）=0.008mol/（L﹒min）；
（4）工業(yè)上以氨氣、空氣為主要原料制取硝酸．在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H＞0．該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如圖所示．若t₂、t₄時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號）AB．
A．在t₁-t₂時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
B．在t₂時，采取的措施可以是升高溫度
C．在t₃-t₄時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
D．在t₃時，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)是整個過程中的最大值
（5）為檢驗氨氣與酸反應(yīng)得到的某種常見氮肥的成分，某同學(xué)進(jìn)行了以下實驗：①加熱氮肥樣品產(chǎn)生氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁．②取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，沒有明顯變化．由此可知該氮肥的主要成分可能是C（填選項序號）；
A．NH₄Cl        B．（NH₄）₂CO₃        C．NH₄HCO₃   D．NH₄NO₃
（6）硝酸廠常用Na₂CO₃溶液吸收處理尾氣NO₂生成CO₂．若9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則反應(yīng)的離子方程式是2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

Answer 1

分析 （1）實驗室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制取氨氣；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②×3-①×②得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l），據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；
（3）①化學(xué)平衡常數(shù)是平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
②設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量，利用三段法求出各自的物質(zhì)的量，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)求出未知數(shù)，然后根據(jù)v=$\frac{△C}{△t}$計算反應(yīng)速率；
（4）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g））△H＞0．該反應(yīng)是氣體體積減小的吸熱反應(yīng)；
A、壓強(qiáng)不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡；
B、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)升溫正逆反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行；
C、反應(yīng)中氣體質(zhì)量守恒，體積不變，過程中密度不變；
D、依據(jù)圖象分析器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃～t₄時最大；
（5）加熱氮肥樣品生成兩種氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，該氣體為氨氣，說明含有銨根離子，另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，說明碳酸根離子或碳酸氫根離子；取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，沒有明顯變化，說明沒有碳酸氫根離子；由此推導(dǎo)出氮肥的主要成分；
（6）9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，即每2mol NO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子1mol計算生成的硝酸，根據(jù)化合價的變化判斷生成物，以此書寫反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）實驗室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制取氨氣，反應(yīng)方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②×3-①×②得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{C{\;}^{2（}NH{\;}_{3}）}{C（N{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$，故答案為：K=$\frac{C{\;}^{2（}NH{\;}_{3}）}{C（N{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
②設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量xmol，
             N₂+3H₂ $?_{高溫高壓}^{催化劑}$   2NH₃
開始（mol）：1  3               0
變化（mol）：x  3x              2x
平衡（mol）：1-x 3-3x           2x
5min后達(dá)到平衡，平衡時氨的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=25%；
解得x=0.4，
N₂的反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{△C（N{\;}_{2}）}{△t}$=$\frac{0.4mol/10L}{5min}$=0.008mol/（L﹒min）；
故答案為：0.008mol/（L﹒min）；
（4）A．該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒容下條件下，壓強(qiáng)不變，說明到達(dá)平衡，故A正確；
B．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，在t₂時，正、逆速率都增大，且正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)移動，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．恒容條件下，反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，密度始終不變，所以不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．由圖可知，在t₂時，改變條件平衡向正反應(yīng)移動，t₃時到達(dá)平衡，t₄時瞬間正反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，應(yīng)是NO₂降低的濃度，故容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃時值的最大，故D錯誤；
故選AB；
（5）加熱氮肥樣品生成兩種氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，該氣體為氨氣，說明含有銨根離子，另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，說明碳酸根離子或碳酸氫根離子；取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，沒有明顯變化，說明沒有碳酸氫根離子，說明鹽中含有銨根離子和碳酸根離子，所以氮肥的主要成分NH₄HCO₃；
故答案為：C；
（6）9.2gNO₂的物質(zhì)的量$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，即0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子1mol，則N的化合價分別有+4價變化為+5價和+3價，在堿性溶液中應(yīng)生成NO₃^-和NO₂^-，反應(yīng)的離子方程式為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂，
故答案為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

點評 本題為綜合體，考查了氨氣的制備和性質(zhì)的檢驗，蓋斯定律求反應(yīng)熱，化學(xué)平衡的移動及平衡狀態(tài)的判斷，氧化還原方程式的書寫，題目難度大，熟悉平衡狀態(tài)的影響因素是解題關(guān)鍵．