Question

10．氨在生活、生产、科研中有广泛用途．
（1）已知反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.5kJ/mol
反应Ⅱ：NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂ （s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ/mol
反应Ⅲ：H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
则工业上以二氧化碳、氨为原料合成化肥尿素和液态水的热化学方程式为2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87kJ/mol．
（2）用NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染．如有反应4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）△H＜0，相同条件下在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图所示．
①0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率υ（N₂）=0.3125mol•L^-1•min^-1．
②下列说法正确的是CD．
A．该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
B．使用催化剂A达平衡时，N₂最终产率更大
C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
（3）查阅资料可知：常温下，K_sp[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.76×10^-10．
①银氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?（NH₃）₂⁺ （aq），该反应平衡常数的表达式为K_C=$\frac{Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$．
②计算得到可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺ （aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数K=1.936×10^-3（本空保留4位有效数字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.044mol（本空保留2位有效数字）．
（4）工业上可以以氨、丙烯和空气为原料，在一定条件下合成丙烯腈（CH₂=CH-CN），该反应的化学方程式为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）和硫酸铵，该反应的离子方程式为CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式；
（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，根据v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$计算；
②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低；
B．催化剂改变反应速率不改变化学平衡；
C．单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，正逆速率相同则反应已经达到平衡；
D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小；
（3）①平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
②可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数 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稳计算，；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依据化学平衡常数计算；
（4）氨、丙烯和空气为原料，一定条件下合成丙烯腈（CH₂═CH-CN）的方程式为：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）和硫酸铵，该反应的离子方程式为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
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则生成的N₂为2.5mol，所以v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2.5mol}{2L}}{4min}$═0.3125mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.3125mol•L^-1•min^-1；
②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故A错误；
B．使用催化剂A达平衡时，改变反应速率不改变化学平衡，N₂最终产率不变，故B错误；
C．单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，则消耗的NH₃和消耗的水的物质的量之比为4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，故C正确；
D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，故D正确；
故答案为：CD；
（3）①Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），该反应平衡常数的表达式=$\frac{Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
故答案为：$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
②可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数 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，设溶解的AgCl物质的量为x，反应前后系数相同，可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依据平衡常数=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.936×10^-3，
1-2x≈1，计算得到x=0.044mol，
故答案为：1.936×10^-3，0.044；
（4）由氨、丙烯和空气为原料，一定条件下合成丙烯腈方程式为：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）和硫酸铵，该反应的离子方程式为CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．
故答案为：2CH₂=CH-CH₃+2NH₃+3O₂→CH₂=CH-CN+6H₂O；CH₂=CH-CN+2H₂O+H⁺→CH₂=CH-COOH+NH₄⁺．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用、化学平衡影响因素分析判断、平衡常数和溶度积常数计算的应用、反应速率计算、平衡状态的判断等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．