Question

4．NH₃可用于制造硝酸、纯碱等，还可用于烟气脱硝、脱硫．

（1）利用氨水吸收烟气中的二氧化硫，其相关反应的主要热化学方程式如下：
SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1
NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1
2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1
①反应2SO₂（g）+4NH₃•H₂O（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）+2H₂O（l）的△H=2a+2b+ckJ•mol^-1．
②空气氧化（NH₄）₂SO₃的速率随温度的变化如图1所示，则在空气氧化（NH₄）₂SO₃的适宜温度为60℃．
③氨气可用来制取尿素[CO（NH₂）₂]反应为：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H，该反应在一定条件下能自发进行的原因是△H＜0；某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%．该温度下此反应平衡常数K的值为2500．
④合成氨用的氢气是以甲烷为原料制得：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．而混有的CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜（Ⅰ）溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0．吸收CO后的乙酸二氨合铜（I）溶液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是B．（填字母）
A．高温、高压      B．高温、低压      C．低温、低压      D．低温、高压
（2）NH₃催化氧化可制备硝酸．4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）　生成的NO被O₂氧化为NO₂．其他条件不变时，NO的氧化率[α（NO）]与温度、压强的关系如图2所示．则p₁＞p₂（填“＞”、“＜”或“=”）；温度高于800℃时，α（NO）几乎为0的原因是温度高于800℃时，NO₂几乎完全分解．

Answer 1

分析 （1）①根据盖斯定律，给已知方程式编号①SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1；②NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1；③2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1；目标反应的反应热为：①×2+②×2+③，由此分析解答；
②根据图1分析，60℃氧化速率最快；
③根据2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H，该反应为熵减小的反应，则在一定条件下能自发进行是因为该反应为放热反应，根据平衡常数表达式计算K；
④根据题意恢复乙酸二氨合铜（I）溶液吸收CO的能力以供循环使用即使Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0平衡逆向移动，据此由平衡移动原理分析；
（2）温度相同时p1的一氧化氮的氮率大，所以增大压强平衡正向移动；α（NO）几乎为0的原因是无二氧化氮，温度高于800℃时，NO₂几乎完全分解．

解答 解：（1）①根据盖斯定律，给已知方程式编号①SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1；②NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1；③2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1；目标反应的反应热为：①×2+②×2+③，
故答案为：2a+2b+c；
②根据图1分析，60℃氧化速率最快，则在空气氧化（NH₄）₂SO₃的适宜温度为60℃，
故答案为：60℃；
③根据2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H，该反应为熵减小的反应，则在一定条件下能自发进行是因为该反应为放热反应，即△H＜0；根据题给数据，初始浓度为c（NH₃）=$\frac{4mol}{100L}$=0.04mol/L，c（CO₂）=$\frac{2mol}{100L}$=0.02mol/L，则
               2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），
初始（mol/L）  0.04      0.02                     0
转化（mol/L）  0.02  0.02×50%                    0.01
平衡（mol/L）  0.02      0.01                     0.01
则平衡常数K=$\frac{0.01}{{0.02}^{2}×0.01}$=2500，
故答案为：△H＜0；2500； 
④根据题意恢复乙酸二氨合铜（I）溶液吸收CO的能力以供循环使用即使Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0平衡逆向移动，该反应正向为放热、气体体积缩小的反应，根据平衡移动原理升温或减压平衡逆向移动，
故答案为：B；
（2）温度相同时p₁的一氧化氮的氮率大，所以增大压强平衡正向移动，所以p₁＞p₂；α（NO）几乎为0的原因是无二氧化氮，温度高于800℃时，NO₂几乎完全分解；
故答案为：＞；温度高于800℃时，NO₂几乎完全分解．

点评 本题考查盖斯定律的应用、依据图象分析平衡移动的原因及平衡常数的计算，考查范围广，难度中等．