Question

【題目】氨在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。

(1) NH2Cl與水反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，可作長(zhǎng)效緩釋消毒劑，工業(yè)上可通過(guò)反應(yīng)：NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g) + HCl(g)制備氯胺，已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下表所示(假定不同物質(zhì)中同種化學(xué)鍵的鍵能一樣)， 則上述反應(yīng)的H=__________kJ·mol—1

化學(xué)鍵	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
鍵能/(kJ/mol)	a	b	c	d

(2)氨氣是重要的化工產(chǎn)品。目前工業(yè)合成氨的原理是: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。在恒溫恒壓裝置中進(jìn)行工業(yè)合成氨反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是__________。

a.氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，表明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)

b.氣體密度不再變化時(shí)，表明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)

c.平衡后，壓縮容器，會(huì)生成更多NH3

d.平衡后，向裝置中通入一定量Ar， 平衡不移動(dòng)

(3)現(xiàn)向三個(gè)體積均為5L,溫度分別恒定為T1、 T2、T3的恒容密閉容器I、II、 III中，分別充入1 mol N2和3 molH2發(fā)生反應(yīng): N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H1=-93 kJ·mol—1，當(dāng)反應(yīng)均進(jìn)行到2min時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)如圖所示，其中只有一個(gè)容器中的反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

①2min時(shí)三個(gè)容器中的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____容器.(填“I”、“II”或“III”)。

②0～2 min內(nèi)容器I中用NH3表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(NH3)=____。 (保留兩位有效數(shù)字)

③2 min時(shí)容器II中v正______ v逆。 (填“<”、 “>”或“=”)

④當(dāng)三個(gè)容器中的反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡常數(shù)最小的是容器______(填容器序號(hào))，它的數(shù)值為____(保留兩位有效數(shù)字)。

(4)氨在高溫下可將一些固體金屬氧化物還原為固態(tài)或液態(tài)金屬單質(zhì)，本身被氧化為N2。在不同溫度下，氨氣還原四種金屬氧化物達(dá)到平衡后，氣體中與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是______(填字母)。

A. NH3還原PbO2的反應(yīng)△H>0

B.工業(yè)冶煉這四種金屬時(shí)，NH3冶煉金屬鉻(Cr)的還原效率最低

C.實(shí)驗(yàn)室還原出金屬銅(Cu)時(shí)，325°C 下NH3的利用率比425°C下NH3的利用率更大

D.通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)管的長(zhǎng)度來(lái)增加金屬氧化物和NH3的接觸面積，可以減少尾氣中NH3的量

Answer 1

【答案】a+b-c-d bc Ⅲ 0.064molL1min 1 ＞ III 2.1 L2mol2 BC

【解析】

（1）反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和；

（2）a.在恒溫恒壓裝置中氣體壓強(qiáng)始終沒(méi)有變化；

b.反應(yīng)中，由質(zhì)量守恒定律可知?dú)怏w質(zhì)量不變，該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的可逆反應(yīng)，容器的體積會(huì)減小，氣體密度增大；

c.該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的可逆反應(yīng)，平衡后，壓縮容器，容器的壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

d.在恒溫恒壓裝置中合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，向裝置中通入一定量Ar，容器的壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

（3）①若未達(dá)平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)氫氣的含量越低；

②依據(jù)題意建立三段式求解可得；

③若未達(dá)平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)氫氣的含量越低，2min時(shí)，氫氣的含量Ⅲ最大，則II沒(méi)有達(dá)到平衡；

④合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則當(dāng)三個(gè)容器中的反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡常數(shù)最小的是容器Ⅲ，依據(jù)題意建立三段式求解可得；

（4）的值越大，說(shuō)明冶煉金屬的還原效率越低，NH3的利用率越大。

（1）反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，則反應(yīng)的H=[3E（N-H）+E（Cl-Cl）]—[2 E（N-H）+E（N-Cl）+E(H-Cl)]=（a+b-c-d）kJ·mol—1，故答案為：a+b-c-d；

（2）a.在恒溫恒壓裝置中氣體壓強(qiáng)始終沒(méi)有變化，氣體壓強(qiáng)不再變化不能表明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

b.反應(yīng)中，由質(zhì)量守恒定律可知?dú)怏w質(zhì)量不變，該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的可逆反應(yīng)，容器的體積會(huì)減小，氣體密度增大，則氣體密度不再變化能表明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

c.該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的可逆反應(yīng)，平衡后，壓縮容器，容器的壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的量增大，故正確；

d.在恒溫恒壓裝置中合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，向裝置中通入一定量Ar，容器的壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故錯(cuò)誤；

bc正確，故答案為：bc；

（3）①若未達(dá)平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)氫氣的含量越低，2min時(shí)，氫氣的含量Ⅲ最大，則Ⅲ到達(dá)平衡，故答案為：Ⅲ到達(dá)平衡；

②設(shè)0～2 min內(nèi)容器I中氨氣的轉(zhuǎn)化率為x，由題意建立如下三段式：

由氫氣百分含量為40%可得×100%=40%，解得x=，則化學(xué)反應(yīng)速率v(NH3)= ≈0.064 molL1min 1，故答案為：0.064 molL1min 1；

③若未達(dá)平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)氫氣的含量越低，2min時(shí)，氫氣的含量Ⅲ最大，則II沒(méi)有達(dá)到平衡，則v正＞v逆，故答案為：＞；

④合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則當(dāng)三個(gè)容器中的反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡常數(shù)最小的是容器Ⅲ，設(shè)0～2 min內(nèi)容器中氨氣的轉(zhuǎn)化率為x，由題意建立如下三段式：

由氫氣百分含量為60%可得×100%=60%，解得x=，則平衡常數(shù)K=≈2.1L2mol2，故答案為：2.1L2mol2；

（4）A.由圖可知，NH3還原PbO2時(shí)，升高溫度，增大，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3還原PbO2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故錯(cuò)誤；

B.相同溫度時(shí)，的值越大，說(shuō)明冶煉金屬的還原效率越低，由圖可知，相同溫度時(shí)，NH3冶煉金屬鉻(Cr)的最大，則還原效率最低，故正確；

C.的值越大，說(shuō)明NH3的利用率越大，由圖可知，還原出金屬銅(Cu)時(shí)，溫度升高，增大，則325°C 下NH3的利用率比425°C下NH3的利用率更大，故正確；

D.、通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)管的長(zhǎng)度不能增加金屬氧化物的表面積，不能增大金屬氧化物和NH3的接觸面積，故D錯(cuò)誤；

BC正確，故答案為：BC。