Question

碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题：

（1）①氯胺（NH₂Cl）的电子式为_______。

②工业上可利用Cl₂和NH₃反应制备氯胺，该反应的化学方程式为_______。

（2）一定条件下，不同物质的量的CO₂与不同体积的1.0 mol·L^-1 NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示：

反应序号	CO2的物质的量/mol	NaOH溶液的体积/L	放出的热量/kJ
1	0.5	0.75	x
2	1.0	2.00	y

该条件下CO₂与NaOH溶液反应生成NaHCO₃的热化学反应方程式为__________。

（3）用焦炭还原NO的反应为：2NO(g) + C(s) N₂(g) + CO₂(g)，向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒温（反应温度分别为400 ℃、T ℃、400 ℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min	0	40	80	120	160
n(NO)（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO)（乙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00
n(NO)（丙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45

①甲容器中，0~40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_________。

②该反应的ΔH___0 (填“＞”或“＜”)。

③丙容器达到平衡时，NO的转化率为___________。

（4）常温下，在NH₄HCO₃溶液中，c(NH₄⁺)________c(HCO₃^-) (填“＞”、“＜”或“＝”)；反应NH₄⁺＋HCO₃^-＋H₂O NH₃·H₂O＋H₂CO₃的平衡常数K＝__________。(已知常温下，NH₃·H₂O的电离平衡常数K_b ＝ 2×10^－5，H₂CO₃的电离平衡常数K_a1 ＝ 4×10^－7，K_a2 ＝ 4×10^－11)

Answer

NH3＋Cl2=NH2Cl＋HCl CO2（g）+NaOH（aq）＝NaHCO3 (aq) ΔH ＝ -（4x-y）kJ·mol-1

或CO2（g）+OH-（aq）＝HCO3-(aq) ΔH ＝ -（4x-y）kJ·mol-1 0.0125mol•L-1•min-1 ＜ 60% ＞ 1.25×10－3（1.3×10－3或1×10－3或其它合理答案）

【解析】（1）①NH2Cl是共价化合物，存在N−H键和N−Cl，电子式为：；②根据原子守恒，Cl2和NH3反应生成NH2Cl和HCl，化学方程式为：NH3＋Cl2=NH2Cl＋HCl。

（2）由已知得：①CO2（g）+2NaOH（aq）＝Na2CO3(aq)+H2O（l） ΔH＝−y kJ∙mol-1

②2CO2（g）+3NaOH（aq）＝Na2CO3(aq)+NaHCO3(aq)+H2O（l） ΔH ＝−4x kJ·mol-1

由盖斯定律，②−①得：CO2（g）+NaOH（aq）＝NaHCO3(aq) ΔH＝−（4x−y）kJ·mol-1

（3）①甲容器中，0~40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率ν(NO)= mol•L-1•min-1=0.0125mol•L-1•min-1。②由表中甲、乙两容器0~40 min内NO的浓度变化比较可得：T>400；由表中甲、乙两容器NO的平衡浓度比较可得：升高温度，NO转化率降低，故正反应放热，ΔH<0。③丙和甲的温度相同，根据2NO(g) + C(s) N2(g) + CO2(g)，反应前后气体体积不变，相同温度下丙和甲为等效平衡，故丙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半，为0.40mol，所以丙容器达到平衡时，NO的转化率为： =60%。

（4）因为Kb>Ka1>Ka2，K∙Kh=Kw，所以NH4HCO3溶液中，NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度，故c(NH4+)＞c(HCO3-)；NH4+＋HCO3-＋H2ONH3·H2O＋H2CO3平衡常数K= = =1.25×10-3。

点睛：本题是一道组合题，主要考查了热化学方程式的书写、化学反应速率和化学平衡及其影响因素、等效平衡、转化率、水溶液中的平衡、电离常数与水解常数等知识，涉及的面比较广，难度一般。第（3）小题，注意等效平衡的条件：①恒容条件下，把改变条件后反应物生成物物质的量根据系数比“一边倒”之后，数与原来相同为等效平衡（注意是数相同!）（恒容如果方程两边系数之和相等，等比例即为等效平衡。）②恒压条件下，把改变条件后反应物生成物物质的量根据系数比“一边倒”之后，每种物质的物质的量与原来分别成相等的倍数关系（即等比例）就是等效平衡。本题用到了“恒容、方程两边系数之和相等”条件的等效平衡判断。第（4）小题，注意K∙Kh=Kw。