Question

5．氨既是实验室中常用试剂，也是工业上重要原料．
（1）写出实验室制取氨气的化学方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）氨在氧气中燃烧，生成水和一种单质．
已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
写出氨在氧气中燃烧生成液态水和气态单质的热化学方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）已知在一定条件下，将2molN₂和2molH₂混合于一个4L的密闭容器中发生的反应为N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，5min后达到平衡，平衡时氨的体积分数为25%．
①该反应的平衡常数K=$\frac{C{\;}^{2（}NH{\;}_{3}）}{C（N{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
②从反应开始到平衡时，N₂的反应速率v（N₂）=0.008mol/（L﹒min）；
（4）工业上以氨气、空气为主要原料制取硝酸．在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H＞0．该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如图所示．若t₂、t₄时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）AB．
A．在t₁-t₂时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
B．在t₂时，采取的措施可以是升高温度
C．在t₃-t₄时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
D．在t₃时，容器内NO₂的体积分数是整个过程中的最大值
（5）为检验氨气与酸反应得到的某种常见氮肥的成分，某同学进行了以下实验：①加热氮肥样品产生气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊．②取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，没有明显变化．由此可知该氮肥的主要成分可能是C（填选项序号）；
A．NH₄Cl        B．（NH₄）₂CO₃        C．NH₄HCO₃   D．NH₄NO₃
（6）硝酸厂常用Na₂CO₃溶液吸收处理尾气NO₂生成CO₂．若9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1mol，则反应的离子方程式是2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

Answer 1

分析 （1）实验室用氯化铵与氢氧化钙加热制取氨气；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
依据盖斯定律②×3-①×②得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l），据此书写热化学方程式；
（3）①化学平衡常数是平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
②设参加反应的氮气的物质的量，利用三段法求出各自的物质的量，再根据体积分数求出未知数，然后根据v=$\frac{△C}{△t}$计算反应速率；
（4）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g））△H＞0．该反应是气体体积减小的吸热反应；
A、压强不变说明反应达到平衡；
B、反应是吸热反应升温正逆反应速率增大，平衡正向进行；
C、反应中气体质量守恒，体积不变，过程中密度不变；
D、依据图象分析器内NO₂的体积分数在t₃～t₄时最大；
（5）加热氮肥样品生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体为氨气，说明含有铵根离子，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊，说明碳酸根离子或碳酸氢根离子；取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，没有明显变化，说明没有碳酸氢根离子；由此推导出氮肥的主要成分；
（6）9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1mol，即每2mol NO₂和Na₂CO₃溶液反应时转移电子1mol计算生成的硝酸，根据化合价的变化判断生成物，以此书写反应的离子方程式．

解答 解：（1）实验室用氯化铵与氢氧化钙加热制取氨气，反应方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1
依据盖斯定律②×3-①×②得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1，
故答案为：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1531.2 kJ•mol^-1；
（3）①该反应的平衡常数表达式K=$\frac{C{\;}^{2（}NH{\;}_{3}）}{C（N{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$，故答案为：K=$\frac{C{\;}^{2（}NH{\;}_{3}）}{C（N{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
②设参加反应的氮气的物质的量xmol，
             N₂+3H₂ $?_{高温高压}^{催化剂}$   2NH₃
开始（mol）：1  3               0
变化（mol）：x  3x              2x
平衡（mol）：1-x 3-3x           2x
5min后达到平衡，平衡时氨的体积分数=$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=25%；
解得x=0.4，
N₂的反应速率v（N₂）=$\frac{△C（N{\;}_{2}）}{△t}$=$\frac{0.4mol/10L}{5min}$=0.008mol/（L﹒min）；
故答案为：0.008mol/（L﹒min）；
（4）A．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故A正确；
B．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t₂时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，故B正确；
C．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．由图可知，在t₂时，改变条件平衡向正反应移动，t₃时到达平衡，t₄时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO₂降低的浓度，故容器内NO₂的体积分数在t₃时值的最大，故D错误；
故选AB；
（5）加热氮肥样品生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体为氨气，说明含有铵根离子，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊，说明碳酸根离子或碳酸氢根离子；取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，没有明显变化，说明没有碳酸氢根离子，说明盐中含有铵根离子和碳酸根离子，所以氮肥的主要成分NH₄HCO₃；
故答案为：C；
（6）9.2gNO₂的物质的量$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，即0.2molNO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1mol，则2molNO₂和Na₂CO₃溶液反应时转移电子1mol，则N的化合价分别有+4价变化为+5价和+3价，在碱性溶液中应生成NO₃^-和NO₂^-，反应的离子方程式为：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂，
故答案为：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂．

点评 本题为综合体，考查了氨气的制备和性质的检验，盖斯定律求反应热，化学平衡的移动及平衡状态的判断，氧化还原方程式的书写，题目难度大，熟悉平衡状态的影响因素是解题关键．