Question

4．NH₃可用于制造硝酸、純堿等，還可用于煙氣脫硝、脫硫．

（1）利用氨水吸收煙氣中的二氧化硫，其相關反應的主要熱化學方程式如下：
SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1
NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1
2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1
①反應2SO₂（g）+4NH₃•H₂O（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）+2H₂O（l）的△H=2a+2b+ckJ•mol^-1．
②空氣氧化（NH₄）₂SO₃的速率隨溫度的變化如圖1所示，則在空氣氧化（NH₄）₂SO₃的適宜溫度為60℃．
③氨氣可用來制取尿素[CO（NH₂）₂]反應為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H，該反應在一定條件下能自發(fā)進行的原因是△H＜0；某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，該反應進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉化率為50%．該溫度下此反應平衡常數K的值為2500．
④合成氨用的氫氣是以甲烷為原料制得：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．而混有的CO對合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來吸收原料氣中CO，其反應原理為：[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0．吸收CO后的乙酸二氨合銅（I）溶液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是B．（填字母）
A．高溫、高壓      B．高溫、低壓      C．低溫、低壓      D．低溫、高壓
（2）NH₃催化氧化可制備硝酸．4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）　生成的NO被O₂氧化為NO₂．其他條件不變時，NO的氧化率[α（NO）]與溫度、壓強的關系如圖2所示．則p₁＞p₂（填“＞”、“＜”或“=”）；溫度高于800℃時，α（NO）幾乎為0的原因是溫度高于800℃時，NO₂幾乎完全分解．

Answer 1

分析 （1）①根據蓋斯定律，給已知方程式編號①SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1；②NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1；③2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1；目標反應的反應熱為：①×2+②×2+③，由此分析解答；
②根據圖1分析，60℃氧化速率最快；
③根據2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H，該反應為熵減小的反應，則在一定條件下能自發(fā)進行是因為該反應為放熱反應，根據平衡常數表達式計算K；
④根據題意恢復乙酸二氨合銅（I）溶液吸收CO的能力以供循環(huán)使用即使Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0平衡逆向移動，據此由平衡移動原理分析；
（2）溫度相同時p1的一氧化氮的氮率大，所以增大壓強平衡正向移動；α（NO）幾乎為0的原因是無二氧化氮，溫度高于800℃時，NO₂幾乎完全分解．

解答 解：（1）①根據蓋斯定律，給已知方程式編號①SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1；②NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1；③2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1；目標反應的反應熱為：①×2+②×2+③，
故答案為：2a+2b+c；
②根據圖1分析，60℃氧化速率最快，則在空氣氧化（NH₄）₂SO₃的適宜溫度為60℃，
故答案為：60℃；
③根據2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H，該反應為熵減小的反應，則在一定條件下能自發(fā)進行是因為該反應為放熱反應，即△H＜0；根據題給數據，初始濃度為c（NH₃）=$\frac{4mol}{100L}$=0.04mol/L，c（CO₂）=$\frac{2mol}{100L}$=0.02mol/L，則
               2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），
初始（mol/L）  0.04      0.02                     0
轉化（mol/L）  0.02  0.02×50%                    0.01
平衡（mol/L）  0.02      0.01                     0.01
則平衡常數K=$\frac{0.01}{{0.02}^{2}×0.01}$=2500，
故答案為：△H＜0；2500； 
④根據題意恢復乙酸二氨合銅（I）溶液吸收CO的能力以供循環(huán)使用即使Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0平衡逆向移動，該反應正向為放熱、氣體體積縮小的反應，根據平衡移動原理升溫或減壓平衡逆向移動，
故答案為：B；
（2）溫度相同時p₁的一氧化氮的氮率大，所以增大壓強平衡正向移動，所以p₁＞p₂；α（NO）幾乎為0的原因是無二氧化氮，溫度高于800℃時，NO₂幾乎完全分解；
故答案為：＞；溫度高于800℃時，NO₂幾乎完全分解．

點評 本題考查蓋斯定律的應用、依據圖象分析平衡移動的原因及平衡常數的計算，考查范圍廣，難度中等．