Question

18．濕法煉鋅的冶煉過程可用如圖簡略表示：

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溶液反應的化學方程式2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O．
（3）上述電解過程中析出鋅的電極反應式為[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，其反應的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（5）用氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的反應為：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)能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是ABD．
A．容器中氣體密度不變
B．容器中氣體壓強不變
C．n（NH₃）：n（CO₂）=1：2
D．單位時間內(nèi)消耗1mol CO₂，同時消耗1mol H₂O
E．容器內(nèi)溫度保持不變
（6）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2mol CO₂，發(fā)生2NH₃（g）+
CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）反應，該反應進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．該溫度下此反應平衡常數(shù)K的值為2500．下圖中的曲線表示該反應在前25s內(nèi)的反應進程中的NH₃濃度變化．若反應延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，請在圖中用實線畫出使用催化劑時該反應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；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應生成一氧化氮和硫酸鋇，據(jù)此寫離子方程式；
（5）當可逆反應處于平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的含量不變，根據(jù)反應的特征，部分物質(zhì)性質(zhì)不變，據(jù)此判斷；
（6）依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，結(jié)合化學平衡三段式列式計算平衡濃度，計算平衡常數(shù)；依據(jù)催化劑的作用畫出圖象．

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，因為氨分子之間能形成氫鍵，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溶液反應生成偏鋅酸鈉和水，反應方程式為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，電極反應式為[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)生氧化還原反應生成一氧化氮和硫酸鋇，反應的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）恒溫恒容密閉容器中，反應2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，為氣體體積減小的放熱反應，
A、當容器中氣體密度不變時，說明反應達到平衡狀態(tài)；
B、當容器中氣體壓強不變時，說明反應達到平衡狀態(tài)；
C、當n（NH₃）：n（CO₂）=1：2時，無法判斷正逆反應速率是否相等，故不能說明反應達到平衡狀態(tài)；
D、單位時間內(nèi)消耗1molCO₂，同時消耗1molH₂O，說明正逆反應速率相等，所以反應達到平衡狀態(tài)；
E、恒溫恒容密閉容器中，所以溫度始終不變，無法根據(jù)溫度判斷平衡狀態(tài)；
故答案為：ABD；
（6）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），反應進行到40s時達到平衡，反應達到平衡時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
則：K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.01}{0.0{2}^{2}×0.01}$=2500；
若反應延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，使用催化劑時，改變反應速率，不改變化學平衡，曲線的轉(zhuǎn)折點在橫坐標40之前，縱坐標必需在20的線上，該反應的進程曲線為如圖所示：，
故答案為：2500；．

點評 本題考查較為綜合，涉及熱化學方程式、離子方程式的書寫、化學平衡影響因素分析、化學平衡的計算等知識，題目難度中等，注意掌握化學平衡及其影響因素，明確原電池、電解池工作原理，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．