Question

9．氨既是實(shí)驗(yàn)室中常用試劑，也是工業(yè)上重要原料．
（1）某學(xué)習(xí)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(qǐng)回答下列問題：
①裝置A試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(shí)驗(yàn)的合理、簡(jiǎn)潔裝置，按氣流方向連接順序?yàn)椋ㄓ脠D中標(biāo)注的導(dǎo)管口符號(hào)表示）a→edf；
（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1molN₂和3molH₂混合于一個(gè)10L的密閉容器中發(fā)生的反應(yīng)為N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃，5min后達(dá)到平衡，平衡時(shí)氨的體積分?jǐn)?shù)為25%．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②從反應(yīng)開始到平衡時(shí)，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(shí)間（t）變化的關(guān)系如圖2所示．若t₂、t₄時(shí)刻只改變一個(gè)條件，下列說法正確的是（填選項(xiàng)序號(hào)）AB．
A．在t₁～t₂時(shí)，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(shí)，采取的措施可以是升高溫度
C．在t₃～t₄時(shí)，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t₅時(shí)，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)是整個(gè)過程中的最大值
（5）為檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)：
①加熱氮肥樣品產(chǎn)生氣體，其中一種氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(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(xiàng)序號(hào)）； 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(shí)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）①加熱氯化銨分解得到氨氣與HCl，冷卻后二者又反應(yīng)得到氯化銨，選擇碳酸銨加熱分解產(chǎn)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(jìn)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(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
②在一定條件下，將1molN₂和3molH₂混合于一個(gè)10L的密閉容器中，5min后達(dá)到平衡，平衡時(shí)氨的體積分?jǐn)?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(jì)算v（N₂）；
（4）A．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，恒溫恒容下，容器內(nèi)壓強(qiáng)變化，壓強(qiáng)保持不變說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)；
B．升高溫度，正、逆速率都增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)；
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，；
D．由圖可知，在t₂時(shí)，改變條件平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，t₃時(shí)到達(dá)平衡，t₄時(shí)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；
（5）①加熱氮肥樣品生成氣體，其中一種氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(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，結(jié)合選項(xiàng)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(zhì)的量為$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子1mol，則N的化合價(jià)分別有+4價(jià)變化為+5價(jià)和+3價(jià)，在堿性溶液中應(yīng)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(yīng)得到氯化銨，選擇碳酸銨加熱分解產(chǎn)生氨氣、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：（NH₄）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CO₂↑+H₂O，
故答案為：（NH₄）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CO₂↑+H₂O；
②將氨氣溶于水形成氨水，生成的氨氣需通過堿石灰除去二氧化碳、再通入水需要防止倒吸，按氣流方向連接順序?yàn)閍→e→d→f，
故答案為：edf；
（2）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②×3-①×2可得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\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}）}$；
②設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量xmol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3      0 
變化量（mol）：x      3x     2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x    2x
則N₂的反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L﹒min），
故答案為：0.008mol/（L﹒min）；
（4）A．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，恒溫恒容下，容器內(nèi)壓強(qiáng)變化，在t₁～t₂時(shí)可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，在t₂時(shí)，正、逆速率都增大，且正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故B正確；
C．恒容條件下，反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，密度始終不變，所以不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．由圖可知，在t₂時(shí)，改變條件平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，t₃時(shí)到達(dá)平衡，t₄時(shí)瞬間正反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，應(yīng)是NO₂降低的濃度，故容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃時(shí)值的最大，故D錯(cuò)誤；
故選AB；
（5）①加熱氮肥樣品生成氣體，其中一種氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，該氣體為氨氣，說明含有銨根離子，另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，結(jié)合選項(xiàng)可知，含有碳酸根離子或碳酸氫根離子，②取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，沒有明顯變化，說明沒有碳酸根離子，說明鹽中含有銨根離子和碳酸根離子，所以氮肥的主要成分NH₄HCO₃，故選：C；
（6）9.2gNO₂的物質(zhì)的量為$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子1mol，則N的化合價(jià)分別有+4價(jià)變化為+5價(jià)和+3價(jià)，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(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、蓋斯定律應(yīng)用、物質(zhì)檢驗(yàn)、離子方程式、氣體制備等，屬于拼合型題目，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．