Question

9．氨既是實驗室中常用試劑，也是工業上重要原料．
（1）寫出實驗室制取氨氣的化學方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）氨在氧氣中燃燒，生成水和一種單質．
已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
寫出氨在氧氣中燃燒生成液態水和氣態單質的熱化學方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2kJ•mol^-1；
（3）已知在一定條件下，將2molN₂和2molH₂混合于一個4L的密閉容器中發生的反應為N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃，5min后達到平衡，平衡時氨的體積分數為25%．
①該反應的平衡常數K=$\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C（N₂）=0.008mol/（L﹒min）；
（4）工業上以氨氣、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，可依據容器內氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態
B．在t₂時，采取的措施可以是升高溫度
C．在t₃-t₄時，可依據容器內氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態
D．在t₅時，容器內NO₂的體積分數是整個過程中的最大值．

Answer 1

分析 （1）實驗室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制取氨氣；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
依據蓋斯定律②×3-①×②得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l），據此書寫熱化學方程式；
（3）①化學平衡常數是平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；
②設參加反應的氮氣的物質的量，利用三段法求出各自的物質的量，再根據體積分數求出未知數，然后根據v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率；
（4）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g））△H＞0．該反應是氣體體積減小的吸熱反應；
A、壓強不變說明反應達到平衡；
B、反應是吸熱反應升溫正逆反應速率增大，平衡正向進行；
C、反應中氣體質量守恒，體積不變，過程中密度不變；
D、依據圖象分析器內NO₂的體積分數在t₃～t₄時最大．

解答 解：（1）實驗室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制取氨氣，反應方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
依據蓋斯定律②×3-①×②得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）①該反應的平衡常數表達式K=$\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}）}$；
②設參加反應的氮氣的物質的量xmol，
             N₂+3H₂?2NH₃
開始（mol）：1   3   0
變化（mol）：x  3x   2x
平衡（mol）：1-x 3-3x  2x
5min后達到平衡，平衡時氨的體積分數=$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=25%；
解得x=0.4，
N₂的反應速率v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L﹒min）；
故答案為：0.008mol/（L﹒min）；
（4）A．該反應正反應是氣體物質的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，壓強不變，說明到達平衡，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，該反應正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應進行，轉化率增大，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，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的體積分數在t₃時值的最大，故D錯誤；
故選AB．

點評 本題為綜合題，考查了氨氣的制備和性質的檢驗，蓋斯定律求反應熱，化學平衡的移動及平衡狀態的判斷，氧化還原方程式的書寫，題目難度大，熟悉平衡狀態的影響因素是解題關鍵．