Question

【題目】氮的化合物在生產(chǎn)生活中廣泛存在。

（1）氯胺（NH2Cl）的電子式為___。可通過反應(yīng)NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制備氯胺，已知部分化學(xué)鍵的鍵能如表所示（假定不同物質(zhì)中同種化學(xué)鍵的鍵能一樣），則上述反應(yīng)的ΔH=___。

化學(xué)鍵	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
鍵能/(kJ·mol-1)	391	243	191	431

（2）液氨中存在電離平衡2NH3(l)NH+NH，用Pt電極對液氨進(jìn)行電解也可產(chǎn)生H2和N2。陰極的電極反應(yīng)式是___。

（3）用焦炭還原NO的反應(yīng)為：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容積均為1L的甲、乙、丙三個恒容恒溫（反應(yīng)溫度分別為400℃、400℃、T℃）容器中分別加入足量的焦炭和一定量的NO，測得各容器中n(NO)隨反應(yīng)時(shí)間t的變化情況如表所示：

t/min	0	20	40	60	80
n(NO)（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO)（乙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n(NO)（丙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①該反應(yīng)為___（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)，理由是___；

②下列選項(xiàng)中可以說明容器乙已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___（填序號）

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變

B.容器內(nèi)氣體的密度不變

C.2υ正(NO)=υ逆(N2)

D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

③乙容器在100min達(dá)到平衡狀態(tài)，則0～100min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率υ(NO)=___，平衡常數(shù)K(400℃)=___。

Answer 1

【答案】 +12 kJmol-1 2NH3+2e-=H2↑+2或2NH4++2e-=H2↑+2NH3 放熱 丙容器與甲容器投入量相同，達(dá)到平衡所用時(shí)間較短，說明丙容器溫度較高，即T>400℃，丙容器平衡時(shí)NO的濃度比甲容器高，說明溫度升高平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng) BD 0.006 molL-1min-1

【解析】

(1)根據(jù)NH2Cl是共價(jià)化合物寫出其電子式，由△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和計(jì)算反應(yīng)熱；

(2)根據(jù)陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)寫出電極反應(yīng)；

(3)根據(jù)甲和丙投料一樣，達(dá)到平衡時(shí)間不一樣，判斷溫度高低，由平衡時(shí)c(NO)的濃度判斷平衡移動方向，進(jìn)而判斷該反應(yīng)的熱效應(yīng)；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，判斷平衡標(biāo)志；根據(jù)甲和乙是等效平衡，由化學(xué)平衡計(jì)算的“三段式”求出反應(yīng)速率和平衡常數(shù)。

（1）氯胺可看作是氨氣分子上一個氫原子被氯原子取代的結(jié)構(gòu)，為共價(jià)化合物，則氯胺的電子式為：；NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)，△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=（3×391+243）kJmol-1-（2×391+191+431）kJmol-1=+12 kJmol-1；答案為，+12 kJmol-1。

（2）電解時(shí)陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在陰極液氨得電子生成氫氣和，或銨根離子得電子生成氫氣和NH3，則電極方程式為：2NH3+2e-=H2↑+2或2NH4++2e-=H2↑+2NH3；答案為2NH3+2e-=H2↑+2-或2NH4++2e-=H2↑+2NH3。

（3））①丙容器與甲容器投入量相同，達(dá)到平衡所用時(shí)間較短，說明丙容器溫度較高，即T>400℃，丙容器平衡時(shí)NO的濃度比甲容器高，說明溫度升高平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；答案為放熱，丙容器與甲容器投入量相同，達(dá)到平衡所用時(shí)間較短，說明丙容器溫度較高，即T>400℃，丙容器平衡時(shí)NO的濃度比甲容器高，說明溫度升高平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，

A．由于此反應(yīng)左右兩邊氣體系數(shù)相等，因而壓強(qiáng)始終不變，容器內(nèi)壓強(qiáng)不變不能判斷反應(yīng)是否平衡，故A不選；

B．由于反應(yīng)物C為固體，氣體的總質(zhì)量是一個變量，氣體的總體積是一個定值，容器內(nèi)氣體的密度是一個變值，容器內(nèi)氣體的密度不變能說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B選；

C．2υ正(NO)=υ逆(N2)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率不相等，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故C不選；

D．由于反應(yīng)物C為固體，氣體的總質(zhì)量是一個變量，氣體的總物質(zhì)的量是一個定值，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是一個變值，平均摩爾質(zhì)量不變能說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D選；

答案為BD。

③乙容器中起始加入NO物質(zhì)的量為甲容器中的一半，根據(jù)2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，反應(yīng)前后氣體體積不變，恒溫恒容下，甲與乙為等效平衡，故乙平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為甲平衡時(shí)的一半，為0.4mol，則0～100min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率υ(NO)= =0.006 molL-1min-1；甲與乙為等效平衡，故乙平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為甲平衡時(shí)的一半，為0.4mol，容器體積為1L，平衡時(shí)c(NO)=0.4mol/L，

在400℃時(shí)平衡常數(shù)K= = = ；答案為0.006 molL-1min-1，。