Question

10．氨在生活、生產(chǎn)、科研中有廣泛用途．
（1）已知反應(yīng)Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.5kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ：NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂ （s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ/mol
反應(yīng)Ⅲ：H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
則工業(yè)上以二氧化碳、氨為原料合成化肥尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87kJ/mol．
（2）用NH₃催化還原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染．如有反應(yīng)4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）△H＜0，相同條件下在2L密閉容器內(nèi)，選用不同的催化劑，反應(yīng)產(chǎn)生N₂的量隨時(shí)間變化如圖所示．
①0～4分鐘在A催化劑作用下，反應(yīng)速率υ（N₂）=0.3125mol•L^-1•min^-1．
②下列說法正確的是CD．
A．該反應(yīng)的活化能大小順序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
B．使用催化劑A達(dá)平衡時(shí)，N₂最終產(chǎn)率更大
C．單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時(shí)，說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K值不變時(shí)，說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
（3）查閱資料可知：常溫下，K_sp[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.76×10^-10．
①銀氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?（NH₃）₂⁺ （aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K_C=$\frac{Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$．
②計(jì)算得到可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺ （aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.936×10^-3（本空保留4位有效數(shù)字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.044mol（本空保留2位有效數(shù)字）．
（4）工業(yè)上可以以氨、丙烯和空氣為原料，在一定條件下合成丙烯腈（CH₂=CH-CN），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₂=CH-CH₃+2NH₃+3O₂→2CH₂=CH-CN+6H₂O．丙烯腈溶于足量稀硫酸中可生成丙烯酸（CH₂=CH-COOH）和硫酸銨，該反應(yīng)的離子方程式為CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）①已知4分鐘時(shí)氮?dú)鉃?.5mol，根據(jù)v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
②A．相同時(shí)間內(nèi)生成的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越快，活化能越低；
B．催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡；
C．單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵斷裂表示逆速率，N-H鍵斷裂表示正速率，正逆速率相同則反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；
D．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，恒容絕熱的密閉容器中，反應(yīng)時(shí)溫度會(huì)升高，則K會(huì)減小；
（3）①平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
②可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù) K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{A{g}^{+}}{Ag+}$=Ksp（AgCl）×K穩(wěn)計(jì)算，；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算；
（4）氨、丙烯和空氣為原料，一定條件下合成丙烯腈（CH₂═CH-CN）的方程式為：2CH₂=CH-CH₃+2NH₃+3O₂→CH₂=CH-CN+6H₂O；丙烯腈溶于足量稀硫酸中可生成丙烯酸（CH₂=CH-COOH）和硫酸銨，該反應(yīng)的離子方程式為CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．

解答 解：（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）→NH₂CO₂ NH₄（s）+l59.5kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）→CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）-116.5kJ•mol^-1
③H₂O（l）→H₂O（g）-44.0kJ•mol^-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
（2）①已知4分鐘時(shí)氮?dú)鉃?.5mol，則生成的N₂為2.5mol，所以v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2.5mol}{2L}}{4min}$═0.3125mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.3125mol•L^-1•min^-1；
②A．相同時(shí)間內(nèi)生成的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越快，活化能越低，所以該反應(yīng)的活化能大小順序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故A錯(cuò)誤；
B．使用催化劑A達(dá)平衡時(shí)，改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，N₂最終產(chǎn)率不變，故B錯(cuò)誤；
C．單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵斷裂表示逆速率，N-H鍵斷裂表示正速率，單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時(shí)，則消耗的NH₃和消耗的水的物質(zhì)的量之比為4：6，則正逆速率之比等于4：6，說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，故C正確；
D．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，恒容絕熱的密閉容器中，反應(yīng)時(shí)溫度會(huì)升高，則K會(huì)減小，當(dāng)K值不變時(shí)，說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，故D正確；
故答案為：CD；
（3）①Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式=$\frac{Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
故答案為：$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
②可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù) K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{A{g}^{+}}{Ag+}$=Ksp（AgCl）×K=1.76×10^-10×1.10×10⁷=1.936×10^-3，設(shè)溶解的AgCl物質(zhì)的量為x，反應(yīng)前后系數(shù)相同，可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依據(jù)平衡常數(shù)=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.936×10^-3，
1-2x≈1，計(jì)算得到x=0.044mol，
故答案為：1.936×10^-3，0.044；
（4）由氨、丙烯和空氣為原料，一定條件下合成丙烯腈方程式為：2CH₂=CH-CH₃+2NH₃+3O₂→CH₂=CH-CN+6H₂O；丙烯腈溶于足量稀硫酸中可生成丙烯酸（CH₂=CH-COOH）和硫酸銨，該反應(yīng)的離子方程式為CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．
故答案為：2CH₂=CH-CH₃+2NH₃+3O₂→CH₂=CH-CN+6H₂O；CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用、化學(xué)平衡影響因素分析判斷、平衡常數(shù)和溶度積常數(shù)計(jì)算的應(yīng)用、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．