Question

氯氨是氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH₂Cl、NHCl₂和NCl₃)，副产物少于其它水消毒剂。回答下列问题：

(1)①一氯胺(NH₂Cl)的电子式为 ________________ 。

②工业上可利用反应Cl₂(g)+NH₃(g)=NH₂Cl(g)+HCl(g)制备一氯胺，已知部分化学键的键能如下表所示（假设不同物质中同种化学键的键能相同），则该反应的△H=________。

化学键	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
键能(kJ/mol)	391	243	191	431

③一氯胺是重要的水消毒剂，其原因是由于一氯胺在中性、酸性环境中会发生水解，生成具有强烈杀菌消毒作用的物质，该反应的化学方程式为_________________________________。

(2)用Cl₂和NH₃反应制备二氯胺的方程式为2Cl₂(g)+NH₃(g)NHCl₂(l)+2HCl(g)，向容积均为1 L的甲、乙两个恒温（反应温度分别为400℃、T℃)容器中分别加入2 mol Cl₂和2 mol NH₃，测得各容器中n(Cl₂)随反应时间t的变化情况如下表所示：

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内用NH₃的浓度变化表示的平均反应速率v(NH₃)=___________。

②该反应的△H________0(填“>”或“<”) 。

③对该反应，下列说法正确的是______________(填选项字母）。

A．若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态

B．若容器内Cl₂和NH₃物质的量之比不变，则表明反应达到平衡状态

C．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中充入一定量氦气，Cl₂的转化率增大

D．反应达到平衡后，其他条件不变，加入一定量的NHCl₂，平衡向逆反应方向移动

(3)在恒温条件下，2molCl₂和1molNH₃发生反应2Cl₂(g)+NH₃(g)NHCl₂(l)+2HCl(g)，测得平衡时Cl₂和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B、C三点中Cl₂转化率最高的是______点(填“A”“B”或“C”)。(提示：C点时HCl和Cl₂的浓度相等)

②计算C点时该反应的压强平衡常数K_p(C)=_________(K_p是平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

Answer

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

【解析】

(1) ①一氯胺是共价化合物，N原子与H原子、Cl原子之间形成1对共用电子对；

②一氯胺为共价化合物，发生反应Cl2(g)+NH3(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)，根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能进行计算；

③一氯胺是重要的水消毒剂，在中性、酸性环境中发生水解反应生成NH3和HClO；

(2) ①根据v=进行计算；

②根据数据可知，甲容器达到平衡时，用时120min，乙容器达到平衡时，用时80min，说明乙容器的反应速率大于甲容器的反应速率，说明乙容器的温度高于甲容器中的温度，且甲容器中剩余的Cl2多余乙容器中剩余的Cl2，Cl2增多，说明升高温度，平衡逆向进行；

③可逆反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，各组分的浓度、含量等保持不变，由此衍生出的其它的一些量不变；

(3) ①反应前后气体的体积减小，生成HCl越多，Cl2转化率越大；

②C点HCl和Cl2浓度相同，结合三段法列式可计算得到平衡状态下各物质的物质的量， 再计算物质的量分数，最后根据Kp=进行计算。

(1) ①一氯胺是共价化合物，N原子与H原子、Cl原子之间形成1对共用电子对，其电子式为：；

②△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(3×391+243)-(2×391+191+431)=+12 kJ/mol；

③一氯胺是重要的水消毒剂，在中性、酸性环境中发生水解反应生成NH3和HClO，反应方程式为：NH2Cl +H2O HClO +NH3；

(2) ①甲容器中，0～40 min内氯气的物质的量的变化量为2.00mik-1.50mol=0.50mol，变化量之比等于化学计量数之比，因此氨气的物质的量的变化量为=0.25mol，浓度的变化量为=0.25mol/L，因此v===0.00625mol/(L•min)；

②根据数据可知，甲容器达到平衡时，用时120min，乙容器达到平衡时，用时80min，说明乙容器的反应速率大于甲容器的反应速率，说明一容器的温度高于甲容器中的温度，且甲容器中剩余的Cl2多余乙容器中剩余的Cl2，Cl2增多，说明升高温度，平衡逆向进行，进一步说明该反应正向为放热反应，即△H<0；

③A. 由反应的方程式可知，该反应气体的质量发生变化，气体体积不变，当容器内气体的密度不变时，证明达到了平衡状态，A项正确；

B. 若容器内Cl2和NH3物质的量之比不变，说明容器内物质的浓度不发生变化，说明反应达到了平衡状态，B项正确；

C. 反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中充入一定量氦气，各物质的浓度不发生变化，平衡不移动，Cl2的转化率不变，C项错误；

D. 反应达到平衡后，其他条件不变，加入一定量的NHCl2，因NHCl2为液态，增大液体的量，平衡不移动，D项错误；

正确的选AB；

(3) ①反应前后气体的体积减小，由图象可知三点中B点HCl最多，因此B点Cl2转化率最高；

②设反应掉的NH3的物质的量为xmol，那么

2-2x=2x，解得x=0.5mol，总物质的量为3-3x+2x=3-x=3-0.5=2.5mol，总压强为10MPa，因此Kp(C)===0.5MPa。