Question

9．氨既是實驗室中常用試劑，也是工業(yè)上重要原料．
（1）某學習小組欲制備少量的氨水．供選用的試劑有：①NH₄Cl ②（NH₄）₂CO₃．提供的裝置如圖1，請回答下列問題：
①裝置A試管內發(fā)生反應的化學方程式為（NH₄）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CO₂↑+H₂O；

②從提供的儀器中選擇并組裝一套本實驗的合理、簡潔裝置，按氣流方向連接順序為（用圖中標注的導管口符號表示）a→edf；
（2）氨在氧氣中燃燒，生成水和一種單質．
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)單質的熱化學方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）已知在一定條件下，將1molN₂和3molH₂混合于一個10L的密閉容器中發(fā)生的反應為N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃，5min后達到平衡，平衡時氨的體積分數(shù)為25%．
①該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②從反應開始到平衡時，N₂的反應速率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行反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＞0．該反應的反應速率（v）隨時間（t）變化的關系如圖2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)容器內氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(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)容器內氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
D．在t₅時，容器內NO₂的體積分數(shù)是整個過程中的最大值
（5）為檢驗氨氣與酸反應得到的某種常見氮肥的成分，某同學進行了以下實驗：
①加熱氮肥樣品產生氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，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溶液完全反應時轉移電子0.1mol，則反應的離子方程式是：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

Answer 1

分析 （1）①加熱氯化銨分解得到氨氣與HCl，冷卻后二者又反應得到氯化銨，選擇碳酸銨加熱分解產生氨氣、水和二氧化碳；
②A為發(fā)生裝置，濃硫酸可以吸收氨氣，選擇C吸收二氧化碳，為防止倒吸，選擇D裝置進行尾氣處理；
（2）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②×3-①×2可得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；
（3）①化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
②在一定條件下，將1molN₂和3molH₂混合于一個10L的密閉容器中，5min后達到平衡，平衡時氨的體積分數(shù)為25%，則：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1       3      0
變化量（mol）：x       3x     2x
平衡量（mol）：1-x     3-3x   2x
所以$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂）；
（4）A．反應前后氣體物質的量發(fā)生變化，恒溫恒容下，容器內壓強變化，壓強保持不變說明反應已達到平衡狀態(tài)；
B．升高溫度，正、逆速率都增大，正反應為吸熱反應，且正反應速率增大更多，平衡向正反應移動；
C．恒容條件下，反應混合氣體的總質量不變，密度始終不變，；
D．由圖可知，在t₂時，改變條件平衡向正反應移動，t₃時到達平衡，t₄時瞬間正反應速率不變，逆反應速率減小，平衡向正反應進行，應是NO₂降低的濃度；
（5）①加熱氮肥樣品生成氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，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，結合選項可知，含有碳酸根離子或碳酸氫根離子，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，說明沒有碳酸根離子；
（6）9.2gNO₂的物質的量為$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應時轉移電子0.1mol，則2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應時轉移電子1mol，則N的化合價分別有+4價變化為+5價和+3價，在堿性溶液中應生成NO₃^-和NO₂^-．

解答 解：（1）①加熱氯化銨分解得到氨氣與HCl，冷卻后二者又反應得到氯化銨，選擇碳酸銨加熱分解產生氨氣、水和二氧化碳，化學方程式為：（NH₄）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CO₂↑+H₂O，
故答案為：（NH₄）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CO₂↑+H₂O；
②將氨氣溶于水形成氨水，生成的氨氣需通過堿石灰除去二氧化碳、再通入水需要防止倒吸，按氣流方向連接順序為a→e→d→f，
故答案為：edf；
（2）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②×3-①×2可得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②設參加反應的氮氣的物質的量xmol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3      0 
變化量（mol）：x      3x     2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x    2x
則N₂的反應速率v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L﹒min），
故答案為：0.008mol/（L﹒min）；
（4）A．反應前后氣體物質的量發(fā)生變化，恒溫恒容下，容器內壓強變化，在t₁～t₂時可依據(jù)容器內氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，在t₂時，正、逆速率都增大，且正反應速率增大更多，平衡向正反應移動，故B正確；
C．恒容條件下，反應混合氣體的總質量不變，密度始終不變，所以不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．由圖可知，在t₂時，改變條件平衡向正反應移動，t₃時到達平衡，t₄時瞬間正反應速率不變，逆反應速率減小，平衡向正反應進行，應是NO₂降低的濃度，故容器內NO₂的體積分數(shù)在t₃時值的最大，故D錯誤；
故選AB；
（5）①加熱氮肥樣品生成氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，該氣體為氨氣，說明含有銨根離子，另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，結合選項可知，含有碳酸根離子或碳酸氫根離子，②取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，沒有明顯變化，說明沒有碳酸根離子，說明鹽中含有銨根離子和碳酸根離子，所以氮肥的主要成分NH₄HCO₃，故選：C；
（6）9.2gNO₂的物質的量為$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應時轉移電子0.1mol，則2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應時轉移電子1mol，則N的化合價分別有+4價變化為+5價和+3價，在堿性溶液中應生成NO₃^-和NO₂^-，反應的離子方程式為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂，
故答案為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、蓋斯定律應用、物質檢驗、離子方程式、氣體制備等，屬于拼合型題目，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．