Question

12．甲、乙、丙均為中學化學常見的氣體單質，A為10電子化合物，B為18電子化合物，各物質之間存在如圖所示的轉化關系（部分反應條件及產物略去）：
請回答下列問題：
（1）甲的化學式為NH₃，B的電子式為．
（2）寫出反應⑤的離子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
（3）反應①中生成1mol A的活化能為1127kJ/mol，反應②中生成1mol B的活化能為340kJ/mol，則相同條件下，反應①的反應速率大于（填“大于”“小于”或“等于”）反應②的反應速率．
（4）一定條件下，向容積不變的某密閉容器中加入x mol甲和y mol乙及催化劑．
①若x=8，y=2，反應達到平衡時轉移2mol電子，且反應放出30.8kJ熱量，則該反應的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g） $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃ （g）△H=-92.4KJ/mol．氣體乙的平衡轉化率為16.7%．
②若欲使平衡時氣體乙的體積分數為恒定值，則x與y的關系是x=y．

Answer 1

分析 甲、乙、丙均為中學化學常見的氣體單質，A為10電子化合物，B為18電子化合物，C溶液中加入氫氧化鈉溶液加熱反應生成A，判斷A為氨氣，C溶液中加入金屬鎂生成氣體甲證明為H₂，則乙為N₂，丙為氯氣，A為NH₃，B為HCl，C為NH₄Cl，據此分析，
（1）甲為氨氣，B為HCL氫原子最外層1個電子，氯原子最外層7個電子，HCl分子是由1個氫原子和1個氯原子通過共用1對電子結合而成的共價化合物；
（2）反應⑤是銨根離子和氫氧根離子加熱反應生成氨氣和水；
（3）活化能越大反應速率越慢；
（4）一定條件下，向容積不變的某密閉容器中加入x mol甲和y mol乙及催化劑，發生的反應為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，
①若x=8，y=2，反應達到平衡時轉移2mol電子，且反應放出30.8kJ熱量，反應中電子轉移6mol電子反應氮氣1mol，氫氣3mol，放熱92.4KJ，據此書寫熱化學方程式，結合反應三行計算計算轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②若欲使平衡時氣體乙的體積分數為恒定值，氮氣和氫氣物質的量相同；

解答 解：（1）甲的化學式為NH₃，HCl分子是由1個氫原子和1個氯原子通過共用1對電子結合而成的共價化合物其電子式為，
故答案為：NH₃；；
（2）反應⑤是銨根離子和氫氧根離子加熱反應生成氨氣和水，反應的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
（3）反應①中生成1mol A的活化能為1127kJ/mol，反應②中生成1mol B的活化能為340kJ/mol，則相同條件下，反應①的反應速率大于反應②的反應速率，故答案為：大于；
（4）一定條件下，向容積不變的某密閉容器中加入x mol甲和y mol乙及催化劑，發生的反應為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，
①若x=8，y=2，反應達到平衡時轉移2mol電子，且反應放出30.8kJ熱量，反應中電子轉移6mol電子反應氮氣1mol氫氣3mol，放熱92.4KJ，據此書寫熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃ （g）△H=-92.4KJ/mol，結合反應三行計算計算，轉移2mol電子反應的氮氣物質的量為$\frac{1}{6}$mol，
              N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，
起始量     2     8                0
變化量     $\frac{1}{3}$     1              $\frac{2}{3}$
平衡量    $\frac{5}{3}$       7              $\frac{2}{3}$
乙的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{\frac{1}{3}mol}{2mol}$×100%=16.7%；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃ （g）△H=-92.4KJ/mol；16.7%，
②若欲使平衡時氣體乙的體積分數為恒定值，需要滿足氮氣和氫氣物質的量相同，x=y，故答案為：x=y；

點評 本題考查了物質結構、化學反應離子方程式和熱化學方程式書寫、化學平衡計算等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．