Question

氨在生产生活中应用广泛。

(1) NH₂Cl与水反应生成强氧化性的物质，可作长效缓释消毒剂，工业上可通过反应：NH₃(g)+Cl₂(g)=NH₂Cl(g) + HCl(g)制备氯胺，已知部分化学键的键能如下表所示(假定不同物质中同种化学键的键能一样)， 则上述反应的∆H=__________kJ·mol^—1

化学键	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
键能/(kJ/mol)	a	b	c	d

(2)氨气是重要的化工产品。目前工业合成氨的原理是: N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)。在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是__________。

a.气体压强不再变化时，表明该反应已达平衡状态

b.气体密度不再变化时，表明该反应已达平衡状态

c.平衡后，压缩容器，会生成更多NH₃

d.平衡后，向装置中通入一定量Ar， 平衡不移动

(3)现向三个体积均为5L,温度分别恒定为T₁、 T₂、T₃的恒容密闭容器I、II、 III中，分别充入1 mol N₂和3 molH₂发生反应: N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)  ∆H₁=-93 kJ·mol^—1，当反应均进行到2min时H₂的体积分数如图所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。

①2min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是_____容器.(填“I”、“II”或“III”)。

②0～2 min内容器I中用NH₃表示的化学反应速率v(NH₃)=____。 (保留两位有效数字)

③2 min时容器II中v_正______ v_逆。 (填“<”、 “>”或“=”)

④当三个容器中的反应均达到平衡状态时，平衡常数最小的是容器______(填容器序号)，它的数值为____(保留两位有效数字)。

(4)氨在高温下可将一些固体金属氧化物还原为固态或液态金属单质，本身被氧化为N₂。在不同温度下，氨气还原四种金属氧化物达到平衡后，气体中与温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是______(填字母)。

A. NH₃还原PbO₂的反应△H>0

B.工业冶炼这四种金属时，NH₃冶炼金属铬(Cr)的还原效率最低

C.实验室还原出金属铜(Cu)时，325°C 下NH₃的利用率比425°C下NH₃的利用率更大

D.通过延长反应管的长度来增加金属氧化物和NH₃的接触面积，可以减少尾气中NH₃的量

Answer

a+b-c-d bc Ⅲ 0.064mol⋅L−1⋅min −1 ＞ III 2.1 L2⋅mol−2 BC

【解析】

（1）反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和；

（2）a.在恒温恒压装置中气体压强始终没有变化；

b.反应中，由质量守恒定律可知气体质量不变，该反应是一个气体体积减小的可逆反应，容器的体积会减小，气体密度增大；

c.该反应是一个气体体积减小的可逆反应，平衡后，压缩容器，容器的压强增大，平衡向正反应方向移动；

d.在恒温恒压装置中合成氨反应达到平衡后，向装置中通入一定量Ar，容器的压强减小，平衡向逆反应方向移动；

（3）①若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氢气的含量越低；

②依据题意建立三段式求解可得；

③若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氢气的含量越低，2min时，氢气的含量Ⅲ最大，则II没有达到平衡；

④合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则当三个容器中的反应均达到平衡状态时，平衡常数最小的是容器Ⅲ，依据题意建立三段式求解可得；

（4）的值越大，说明冶炼金属的还原效率越低，NH3的利用率越大。

（1）反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，则反应的∆H=[3E（N-H）+E（Cl-Cl）]—[2 E（N-H）+E（N-Cl）+E(H-Cl)]=（a+b-c-d）kJ·mol—1，故答案为：a+b-c-d；

（2）a.在恒温恒压装置中气体压强始终没有变化，气体压强不再变化不能表明该反应已达平衡状态，故错误；

b.反应中，由质量守恒定律可知气体质量不变，该反应是一个气体体积减小的可逆反应，容器的体积会减小，气体密度增大，则气体密度不再变化能表明该反应已达平衡状态，故正确；

c.该反应是一个气体体积减小的可逆反应，平衡后，压缩容器，容器的压强增大，平衡向正反应方向移动，NH3的量增大，故正确；

d.在恒温恒压装置中合成氨反应达到平衡后，向装置中通入一定量Ar，容器的压强减小，平衡向逆反应方向移动，故错误；

bc正确，故答案为：bc；

（3）①若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氢气的含量越低，2min时，氢气的含量Ⅲ最大，则Ⅲ到达平衡，故答案为：Ⅲ到达平衡；

②设0～2 min内容器I中氨气的转化率为x，由题意建立如下三段式：

由氢气百分含量为40%可得×100%=40%，解得x=，则化学反应速率v(NH3)= ≈0.064 mol⋅L−1⋅min −1，故答案为：0.064 mol⋅L−1⋅min −1；

③若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氢气的含量越低，2min时，氢气的含量Ⅲ最大，则II没有达到平衡，则v正＞v逆，故答案为：＞；

④合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则当三个容器中的反应均达到平衡状态时，平衡常数最小的是容器Ⅲ，设0～2 min内容器中氨气的转化率为x，由题意建立如下三段式：

由氢气百分含量为60%可得×100%=60%，解得x=，则平衡常数K=≈2.1L2⋅mol−2，故答案为：2.1L2⋅mol−2；

（4）A.由图可知，NH3还原PbO2时，升高温度，增大，说明平衡向逆反应方向移动，NH3还原PbO2的反应为放热反应，△H＜0，故错误；

B.相同温度时，的值越大，说明冶炼金属的还原效率越低，由图可知，相同温度时，NH3冶炼金属铬(Cr)的最大，则还原效率最低，故正确；

C.的值越大，说明NH3的利用率越大，由图可知，还原出金属铜(Cu)时，温度升高，增大，则325°C 下NH3的利用率比425°C下NH3的利用率更大，故正确；

D.、通过延长反应管的长度不能增加金属氧化物的表面积，不能增大金属氧化物和NH3的接触面积，故D错误；

BC正确，故答案为：BC。