Question

9．氨在生活、生產、科研中有廣泛用途．
（1）已知反應Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.5 kJ/mol
反應Ⅱ：NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂ （s）+H₂O（g）△H=+116.5 kJ/mol
反應Ⅲ：H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0 kJ/mol
則工業(yè)上以二氧化碳、氨為原料合成化肥尿素和液態(tài)水的熱化學方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol．
（2）用NH₃催化還原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染．如有反應4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）△H＜0，相同條件下在2L密閉容器內，選用不同的催化劑，反應產生N₂的量隨時間變化如圖所示

①0～4分鐘在A催化劑作用下，反應速率υ（N₂）=0.3125mol•L^-1•min^-1．
②下列說法正確的是CD．
A．該反應的活化能大小順序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a=（C）
B．使用催化劑A達平衡時，N₂最終產率更大
C．單位時間內H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時，說明反應已經(jīng)達到平衡
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應，當K值不變時，說明反應已經(jīng)達到平衡 
（3）查閱資料可知：常溫下，K_穩(wěn)[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.76×10^-10．
①銀氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應平衡常數(shù)的表達式為
K_穩(wěn)=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$．
②計算得到可逆反應AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學平衡常數(shù) 
K=1.936×10^-3（本空保留4位有效數(shù)字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.044mol（本空保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式；
（2）①已知4分鐘時氮氣為2.5mol，根據(jù)v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$計算；
②A．相同時間內生成的氮氣的物質的量越多，則反應速率越快，活化能越低；
B．催化劑改變反應速率不改變化學平衡；
C．單位時間內H-O鍵斷裂表示逆速率，N-H鍵斷裂表示正速率，正逆速率相同則反應已經(jīng)達到平衡；
D．該反應為放熱反應，恒容絕熱的密閉容器中，反應時溫度會升高，則K會減小；
（3）①平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
②可逆反應AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學平衡常數(shù) K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}）{2}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}）{2}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{A{g}^{+}}{A{g}^{+}}$=Ksp（AgCl）×K穩(wěn)計算，；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依據(jù)化學平衡常數(shù)計算

解答 解：（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）→NH₂CO₂ NH₄（s）+l59.5kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）→CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）-116.5kJ•mol^-1
③H₂O（l）→H₂O（g）-44.0kJ•mol^-1
依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
（2）①已知4分鐘時氮氣為2.5mol，則生成的N₂為2.5mol，所以v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2.5mol}{2L}}{4min}$=0.3125mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.3125mol•L^-1•min^-1；
②A．相同時間內生成的氮氣的物質的量越多，則反應速率越快，活化能越低，所以該反應的活化能大小順序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故A錯誤；
B．使用催化劑A達平衡時，改變反應速率不改變化學平衡，N₂最終產率不變，故B錯誤；
C．單位時間內H-O鍵斷裂表示逆速率，N-H鍵斷裂表示正速率，單位時間內H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時，則消耗的NH₃和消耗的水的物質的量之比為4：6，則正逆速率之比等于4：6，說明反應已經(jīng)達到平衡，故C正確；
D．該反應為放熱反應，恒容絕熱的密閉容器中，反應時溫度會升高，則K會減小，當K值不變時，說明反應已經(jīng)達到平衡，故D正確；
故答案為：CD；
（3）①Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應平衡常數(shù)的表達式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，
故答案為：$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
②可逆反應AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學平衡常數(shù) K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}）{2}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}）{2}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{A{g}^{+}}{A{g}^{+}}$=Ksp（AgCl）×K穩(wěn)=1.76×10^-10×1.10×10⁷=1.936×10^-3，設溶解的AgCl物質的量為x，反應前后系數(shù)相同，可以用物質的量代替平衡濃度計算平衡常數(shù)，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依據(jù)平衡常數(shù)=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}）{2}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.936×10^-3，
1-2x≈1，計算得到x=0.044mol，
故答案為：1.936×10^-3，0.044；

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法和蓋斯定律計算應用、化學平衡影響因素分析判斷、平衡常數(shù)和溶度積常數(shù)計算的應用、反應速率計算、平衡狀態(tài)的判斷等，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．