Question

2．濕法煉鋅的冶煉過程可用如圖1簡略表示：

請回答下列問題：
（1）NH₃的空間構(gòu)型是三角錐形．氨氣易液化，液氨常做制冷劑，氨氣易液化的原因是氨分子之間能形成氫鍵．
（2）已知ZnO屬于兩性氧化物，寫出ZnO與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O．
（3）上述電解過程中析出鋅的電極反應(yīng)式為[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑．
（4）產(chǎn)生的SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分產(chǎn)物可作為工業(yè)原料，其反應(yīng)的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（5）氨是最重要的化工產(chǎn)品之一．合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示，則CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ•mol^-1．
（6）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(yīng)原理為：（l）+CO（g）+NH₃（g）?CH₃COO•CO（l）△H＜0．吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是B（填寫選項(xiàng)編號）．
A．高溫、高壓  B．高溫、低壓 C．低溫、低壓  D．低溫、高壓
（7）用氨氣制取尿素的反應(yīng)為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，恒溫恒容密閉容器中，下列依據(jù)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ABDE．
（1）容器中氣體密度不變
B、容器中氣體壓強(qiáng)不變
C、n（NH₃）：n（CO₂）=1：2
D、單位時間內(nèi)消耗1molCO₂，同時消耗1molH₂O
E、容器內(nèi)溫度保持不變
（8）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，發(fā)生2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）反應(yīng)，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時達(dá)到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)K的值為2500．圖2中的曲線表示該反應(yīng)在前25s內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)程中的NH₃濃度變化．若反應(yīng)延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，請?jiān)趫D3中用實(shí)線畫出使用催化劑時該反應(yīng)從開始至平衡時的曲線．

Answer 1

分析 鋅精礦焙燒得到二氧化硫和ZnO，將ZnO加入NH₃-NH₄Cl溶液中，發(fā)生反應(yīng)得到[Zn（NH₃）₄]Cl₂，電解[Zn（NH₃）₄]Cl₂溶液得到Zn，
（1）NH₃分子中氮原子與氫原子形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，據(jù)此判斷空間構(gòu)型，氨分子之間能形成氫鍵；
（2）ZnO屬于兩性氧化物，ZnO與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂ZnO₂；
（3）電解過程中析出鋅的電極上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一氧化氮和硫酸鋇，據(jù)此寫離子方程式；
（5）由圖2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律可知①+②-③×3得到所需熱化學(xué)方程式；
（6）依據(jù)平衡移動方向分析判斷需要的條件；
（7）當(dāng)可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的含量不變，根據(jù)反應(yīng)的特征，部分物質(zhì)性質(zhì)不變，據(jù)此判斷；
（8）由化學(xué)方程式可知平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}{O}_{\;}）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，計(jì)算平衡常數(shù)；依據(jù)催化劑只加快反應(yīng)速率不影響平衡濃度畫出圖象．

解答 解：（1）NH₃分子中氮原子與氫原子形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，所以NH₃的空間構(gòu)型是三角錐形，因?yàn)榘狈肿又�間能形成氫鍵，所以氨氣易液化，
故答案為：三角錐形；氨分子之間能形成氫鍵；
（2）ZnO屬于兩性氧化物，ZnO與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋅酸鈉和水，反應(yīng)方程式為2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O，
故答案為：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O；
（3）電解過程中析出鋅的電極上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑，
故答案為：[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一氧化氮和硫酸鋇，反應(yīng)的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）由圖2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律可知①+②-③×3可得所需熱化學(xué)方程式，則CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=（-846.3KJ/mol）+（+282KJ/mol  ）-（-241.8KJ/mol ）×3=+161.1 kJ•mol^-1，所以CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1；
（6）吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，依據(jù)化學(xué)平衡[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）；△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行是再生的原理，再生的適宜條件是高溫低壓，
故答案為：B；
（7）恒溫恒容密閉容器中，反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A、當(dāng)容器中氣體密度不變時，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
B、當(dāng)容器中氣體壓強(qiáng)不變時，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
C、當(dāng)n（NH₃）：n（CO₂）=1：2時，無法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，故不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
D、單位時間內(nèi)消耗1molCO₂，同時消耗1molH₂O，說明正逆反應(yīng)速率相等，所以反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
E、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)溫度保持不變時，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，
故選：ABDE；
（8）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），反應(yīng)進(jìn)行到40s時達(dá)到平衡，反應(yīng)達(dá)到平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，消耗二氧化碳濃度0.02mol/L×50%=0.01mol/mol；
                 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=$\frac{c（{H}_{2}{O}_{\;}）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.01}{（0.02）^{2}×0.01}$=2500，
若反應(yīng)延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，使用催化劑時，改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在橫坐標(biāo)40之前，縱坐標(biāo)必需在20的線上，該反應(yīng)的進(jìn)程曲線為如圖所示，
故答案為：2500；．

點(diǎn)評 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，涉及熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡影響因素、平衡計(jì)算、電解等，把握相關(guān)反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．