Question

【題目】氯氨是氯氣遇到氨氣反應生成的一類化合物，是常用的飲用水二級消毒劑，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3)，副產(chǎn)物少于其它水消毒劑。回答下列問題：

(1)①一氯胺(NH2Cl)的電子式為 ________________ 。

②工業(yè)上可利用反應Cl2(g)+NH3(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制備一氯胺，已知部分化學鍵的鍵能如下表所示（假設不同物質(zhì)中同種化學鍵的鍵能相同），則該反應的△H=________。

化學鍵	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
鍵能(kJ/mol)	391	243	191	431

③一氯胺是重要的水消毒劑，其原因是由于一氯胺在中性、酸性環(huán)境中會發(fā)生水解，生成具有強烈殺菌消毒作用的物質(zhì)，該反應的化學方程式為_________________________________。

(2)用Cl2和NH3反應制備二氯胺的方程式為2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)，向容積均為1 L的甲、乙兩個恒溫（反應溫度分別為400℃、T℃)容器中分別加入2 mol Cl2和2 mol NH3，測得各容器中n(Cl2)隨反應時間t的變化情況如下表所示：

t/min	0	40	80	120	160
n(Cl2)(甲容器)/mol	2.00	1.50	1. 10	0.80	0.80
n(Cl2) (乙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①甲容器中，0～40 min內(nèi)用NH3的濃度變化表示的平均反應速率v(NH3)=___________。

②該反應的△H________0(填“>”或“<”) 。

③對該反應，下列說法正確的是______________(填選項字母）。

A．若容器內(nèi)氣體密度不變，則表明反應達到平衡狀態(tài)

B．若容器內(nèi)Cl2和NH3物質(zhì)的量之比不變，則表明反應達到平衡狀態(tài)

C．反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，Cl2的轉(zhuǎn)化率增大

D．反應達到平衡后，其他條件不變，加入一定量的NHCl2，平衡向逆反應方向移動

(3)在恒溫條件下，2molCl2和1molNH3發(fā)生反應2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)，測得平衡時Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示：

①A、B、C三點中Cl2轉(zhuǎn)化率最高的是______點(填“A”“B”或“C”)。(提示：C點時HCl和Cl2的濃度相等)

②計算C點時該反應的壓強平衡常數(shù)Kp(C)=_________(Kp是平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))

Answer 1

【答案】 +12 kJ/mol NH2Cl +H2O HClO +NH3 6.25×10-3 mol/(L.min) ＜ AB B 0.5 （M Pa）－1

【解析】

(1) ①一氯胺是共價化合物，N原子與H原子、Cl原子之間形成1對共用電子對；

②一氯胺為共價化合物，發(fā)生反應Cl2(g)+NH3(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)，根據(jù)△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能進行計算；

③一氯胺是重要的水消毒劑，在中性、酸性環(huán)境中發(fā)生水解反應生成NH3和HClO；

(2) ①根據(jù)v=進行計算；

②根據(jù)數(shù)據(jù)可知，甲容器達到平衡時，用時120min，乙容器達到平衡時，用時80min，說明乙容器的反應速率大于甲容器的反應速率，說明乙容器的溫度高于甲容器中的溫度，且甲容器中剩余的Cl2多余乙容器中剩余的Cl2，Cl2增多，說明升高溫度，平衡逆向進行；

③可逆反應達到平衡時，正反應速率等于逆反應速率，各組分的濃度、含量等保持不變，由此衍生出的其它的一些量不變；

(3) ①反應前后氣體的體積減小，生成HCl越多，Cl2轉(zhuǎn)化率越大；

②C點HCl和Cl2濃度相同，結(jié)合三段法列式可計算得到平衡狀態(tài)下各物質(zhì)的物質(zhì)的量， 再計算物質(zhì)的量分數(shù)，最后根據(jù)Kp=進行計算。

(1) ①一氯胺是共價化合物，N原子與H原子、Cl原子之間形成1對共用電子對，其電子式為：；

②△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=(3×391+243)-(2×391+191+431)=+12 kJ/mol；

③一氯胺是重要的水消毒劑，在中性、酸性環(huán)境中發(fā)生水解反應生成NH3和HClO，反應方程式為：NH2Cl +H2O HClO +NH3；

(2) ①甲容器中，0～40 min內(nèi)氯氣的物質(zhì)的量的變化量為2.00mik-1.50mol=0.50mol，變化量之比等于化學計量數(shù)之比，因此氨氣的物質(zhì)的量的變化量為=0.25mol，濃度的變化量為=0.25mol/L，因此v===0.00625mol/(Lmin)；

②根據(jù)數(shù)據(jù)可知，甲容器達到平衡時，用時120min，乙容器達到平衡時，用時80min，說明乙容器的反應速率大于甲容器的反應速率，說明一容器的溫度高于甲容器中的溫度，且甲容器中剩余的Cl2多余乙容器中剩余的Cl2，Cl2增多，說明升高溫度，平衡逆向進行，進一步說明該反應正向為放熱反應，即△H<0；

③A. 由反應的方程式可知，該反應氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，氣體體積不變，當容器內(nèi)氣體的密度不變時，證明達到了平衡狀態(tài)，A項正確；

B. 若容器內(nèi)Cl2和NH3物質(zhì)的量之比不變，說明容器內(nèi)物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化，說明反應達到了平衡狀態(tài)，B項正確；

C. 反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化，平衡不移動，Cl2的轉(zhuǎn)化率不變，C項錯誤；

D. 反應達到平衡后，其他條件不變，加入一定量的NHCl2，因NHCl2為液態(tài)，增大液體的量，平衡不移動，D項錯誤；

正確的選AB；

(3) ①反應前后氣體的體積減小，由圖象可知三點中B點HCl最多，因此B點Cl2轉(zhuǎn)化率最高；

②設反應掉的NH3的物質(zhì)的量為xmol，那么

2-2x=2x，解得x=0.5mol，總物質(zhì)的量為3-3x+2x=3-x=3-0.5=2.5mol，總壓強為10MPa，因此Kp(C)===0.5MPa。