Question

19．氨是最重要的化工產品之一．
（1）已知化學反應的能量變化如下
①CO₂（g）=CO（g）+1/2O₂（g）△H=+282KJ/mol
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
③1/2O₂（g）+H₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol．
合成氨用的氫氣可以用甲烷為原料制得，寫出CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ•mol^-1
（2）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后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用，再生的適宜條件是B．（填寫選項編號）
A．高溫、高壓       B．高溫、低壓      C．低溫、低壓    D．低溫、高壓
（3）用氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的反應為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△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，ν（NH₃）=5×10^-4mol•L^-1•S^-1，判斷該反應是否達到平衡的依據為ABC
A、壓強不隨時間改變；B、氣體的密度不隨時間改變 C、C（NH₃）不隨時間改變 D、ν_正（NH₃）=ν_正（CO）
（4）NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該化學方程式為2NH₃+NaClO=NaCl+N₂H₄+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①CO₂（g）═CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
由蓋斯定律②-③×3+①計算；
（2）依據平衡移動方向分析判斷需要的條件；
（3）根據化學平衡三段式列式計算平衡濃度，計算平衡常數和反應速率；
依據達到平衡時正逆反應速率是否相等且不等于零這一平衡的標志和達到平衡時各組分的量保持不變這一平衡的特征來判定；
（4）根據氧化還原反應化合價有升必有降，所以NH₃與NaClO反應生成肼（N₂H₄）、氯化鈉和水．

解答 解：（1）①CO₂（g）═CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
由蓋斯定律②-③×3+①得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂ （g）△H=+161.1kJ•mol^-1；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用，依據化學平衡[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）；△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，平衡逆向進行是再生的原理，再生的適宜條件是高溫低壓，故答案為：B；
（3）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）．依據化學方程式和平衡常數概念寫出平衡常數K=$\frac{c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}$，向容積為10L的密閉容器中通入2mol NH₃和1molCO₂，反應達到平衡時CO₂的轉化率為50%，
                2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  0.04        0.02         0            0
變化量（mol/L）  0.02        0.01          0         0.01
平衡量（mol/L）    0.02        0.01         0        0.01
K=$\frac{c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}$=$\frac{0.01}{0.02{\;}^{2}×0.01}$=2500，ν（NH₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.02mol/L}{40s}$=5×10^-4 mol•L^-1•S^-1；
A．因為反應前后氣體系數不等，所以壓強不隨時間改變能說明達到平衡，故A符合；
B．因為反應前后質量在變，又體積不變，所以氣體的密度不隨時間改變能說明達到平衡，故B符合；
C．C（NH₃）不隨時間改變能說明達到平衡，故C符合；
D．ν_正（NH₃）=ν_正（CO）未指明逆反應方向，所以不能說明達平衡狀態，故D不符合；
故答案為：2500；5×10^-4 mol•L^-1•S^-1；ABC；
（4）因為氧化還原反應化合價有升必有降，所以NH₃與NaClO反應生成肼（N₂H₄）、氯化鈉和水，反應方程式為2NH₃+NaClO=NaCl+N₂H₄+H₂O，故答案為：2NH₃+NaClO=NaCl+N₂H₄+H₂O．

點評 本題考查了熱化學方程式熟悉方法和蓋斯電極計算應用，化學平衡計算以及平衡狀態的判斷等，平衡常數概念的分析應用是解題關鍵，題目難度中等．