Question

氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，是生產(chǎn)銨鹽、尿素等的原料．工業(yè)合成氨的反應如下：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
（1）實驗室中常用來制備氨氣的化學方程式為

 

．
（2）已知H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ?mol^-1，寫出NH₃（g）在純氧中燃燒生成無毒、無害物質(zhì)的熱化學方程式

 

．
（3）25℃時，將a mol （NH₄）₂SO₄溶于水，向該溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性，則滴加氨水的過程中水的電離平衡將

 

（填“正向”、“不”或“逆向”）移動，所滴加稀氨水的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．（25℃時，NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)K_b≈2×10^-5）．
（4）工業(yè)上常用CO₂和NH₃通過如下反應合成尿素[CO（NH₂）₂]．
CO₂（g）+2NH₃（g）

一定條件

CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，t℃時，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10mol CO₂和0.40mol NH₃，70min開始達到平衡．反應中CO₂（g）的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示：

時間/min	0	30	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min時v_正（CO₂）

 

80min時v_逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在100min時，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mol CO₂和0.20mol NH₃，重新建立平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中繪制出在t℃下NH₃的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖象；保持其它條件不變，則（t+10）℃下正確的圖象可能是

 

（填圖甲中的“A”或“B”）．
④圖乙所示裝置（陰、陽極均為惰性電極）可用于電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制取氫氣．該裝置中陽極的電極反應式為

 

，若兩極共收集到氣體22.4L（標況），則消耗的尿素為

 

g（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

分析：（1）實驗室中常用來制備氨氣，是用固體氯化銨和固體燒堿混合加熱制得，裝置同實驗室制氧氣的裝相似，這里需要注意的是不要隨意的將銨鹽和堿換成NH₄NO₃和NaOH；
（2）將已知熱化學方程式和氫氣的燃燒熱的熱化學方程式，綜合利用蓋斯定律求解；
（3）滴加氨水的過程中，氨水電離產(chǎn)生的OH^-對水的電離平衡起抑制作用；可知根據(jù)電荷守恒，求溶液中銨根離子的物質(zhì)的量；
（4）①化學平衡建立是從反應物投料建立平衡狀態(tài)的，所以從開始到平衡反應物的濃度在不斷減少，濃度越小速率越小；
②在100min時，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mol CO₂和0.20mol NH₃相當給原平體系加壓；
③第一問題考查平衡圖象的繪制，利用三段式計算出30min時NH₃的轉(zhuǎn)化率為20%，70min時NH₃的轉(zhuǎn)化率為30%，然后模仿已有曲線繪制出曲線，注意70min前的圖象不能畫成直線；
④第一個問題是電極反應式的書寫，首先從價態(tài)變化上，判斷陽極上產(chǎn)生氮氣，然后根據(jù)化合價的變化和電子得失守恒，電荷守恒，書寫出電極反應式．

解答：解：（1）實驗室制備氨氣的方法是加熱氯化銨和熟石灰的固體混合物，方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）NH₃（g）在純氧中燃燒生成無毒、無害物質(zhì)量氮氣，的熱化學方程式，實際上是考查蓋斯定律的應用，根據(jù)H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ?mol^-1，_即H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1…①，再結(jié)合已知的：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1…②
（①×3-②）×2即可得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ?mol ^-1，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ?mol ^-1； 
（3）①向（NH₄）₂SO₄溶液中滴加稀氨水的過程中水的電離平衡受到抑制，H₂O?H⁺+OH^-，加入酸和堿平衡逆向移動，因此加氨水對水的電離起逆向移動；由amol（NH₄）₂SO₄溶于水，向該溶液中滴加VL稀氨水后溶液呈中性可知，c（OH^-）=10^-7mol/L，設平衡時NH₃?H₂O的物質(zhì)的量為x，溶液的體積為b，
則：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-     
     x/b    2a/b 10^-7
由電離平衡常數(shù)可知：

2a b ×10-7

x b

=2×10-5解之得：x=a/100，則c（NH₃?H₂O）=a/100V，
故答案為：逆向；a/100V；
（4）①從表中的數(shù)據(jù)可知：80min時已經(jīng)達到平衡，v_逆（H₂O）=v_正（H₂O）=v_正（CO₂），而20min時未達到平衡，v_正（CO₂）大于80min時v_正（CO₂），因此：20min時v_正（CO₂）大于80min時v_逆（H₂O），
故答案為：＞；
②第一次投料是0.10molCO₂和0.40molNH₃，第二次投料是0.15molCO₂和0.60molNH₃，第二次投料建立的平衡狀態(tài)相當于再第一次投料建立平衡的基礎上再加壓，平衡正向移動，因此CO₂的轉(zhuǎn)化率將增大，故答案為：增大；
③利用三段式計算出30min時NH₃的轉(zhuǎn)化率為20%，70min時NH₃的轉(zhuǎn)化率為30%，然后模仿已有曲線繪制出曲線，注意70min前的圖象不能畫成直線，無論是吸熱還是放熱反應，溫度升高時，達到平衡的時間都會縮短；該反應是放熱反應，溫度升高，平衡會逆向移動，所以NH₃的轉(zhuǎn)化率會減小，故答案為：B；
④電極反應式為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，總反應：CO（NH₂）₂+2OH^-=CO₃^2-+N₂↑+3H₂↑
即        1molCO（NH₂）₂ ～4mol氣體，
                60g       89.6L
                15g       22.4L，
故答案為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；15．

點評：本題考查氨氣的實驗室制法的原理、蓋斯定律的應用、化學平衡的移動、電離平衡常數(shù)、等效平衡和電化學的相關知識，夸度大，涉及的知識點多，但難度不大．