Question

氨既是实验室中常用试剂，也是工业上重要原料。

(1)某学习小组欲制备少量的氨水。供选用的试剂有：①NH₄Cl②(NH₄)₂CO₃ 。提供的装置如下，请回答下列问题：

①装置A试管内发生反应的化学方程式为__________；

②从提供的仪器中选择并组装一套本实验的合理、简洁装置，按气流方向连接顺序为(用图中标注的导管口符号表示)a→____；

(2)氨在氧气中燃烧，生成水和一种单质。

已知：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)△H= -92.4kJ·mol^-1

2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O(l)△H= -572kJ·mol^-1

写出氨在氧气中燃烧生成液态水和气态单质的热化学方程式：_________；

(3)已知在一定条件下，将1molN₂和3molH₂混合于一个10L的密闭容器中发生的反应为N₂+3H₂2NH₃，5min后达到平衡，平衡时氨的体积分数为25%。

①该反应的平衡常数=_____；

②从反应开始到平衡时，N₂的反应速率(N₂)=______；

(4)工业上以氨气、空气为主要原料制取硝酸。在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O₂(g)⇌2NO₂(g)△H＞0。该反应的反应速率()随时间()变化的关系如图所示。若t₂、t₄时刻只改变一个条件，下列说法正确的是(填选项序号)______。

A．在时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态

B．在时，采取的措施可以是升高温度

C．在时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态

D．在时，容器内NO₂的体积分数是整个过程中的最大值

(5)为检验氨气与酸反应得到的某种常见氮肥的成分，某同学进行了以下实验：①加热氮肥样品产生气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。②取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl₂溶液，没有明显变化。由此可知该氮肥的主要成分可能是_____________(填选项序号)；

A．NH₄Cl B．(NH₄)₂CO₃C．NH₄HCO₃D．NH₄NO₃

(6)硝酸厂常用Na₂CO₃溶液吸收处理尾气NO₂生成CO₂。若9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1mol，则反应的离子方程式是_________________。

Answer

(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O e d f 4NH3(g)+ 3O2(g)= 2N2(g)+ 6H2O(l)△H=-1531.2 kJ·mol-1 K =18.3 0.008mol/(L﹒min) AB C 2NO2+CO= NO+NO+CO2

【解析】

碳酸铵加热分解生成氨气、二氧化碳和水，通过盛有碱石灰的干燥管除去二氧化碳，再通入水中，氨气极易溶于水容易发生倒吸，用D吸收可以防止倒吸；根据已知热化学方程式，结合盖斯定律分析解题；根据平衡常数的表达式和平衡状态计算平衡常数，根据化学速率公式计算，结合影响化学平衡的因素分析解题；根据氮肥分解产物的性质确定产物并推断氮肥的成分；根据电子守恒书写发生反应的离子方程式。

(1)碳酸铵加热分解生成氨气、二氧化碳和水，发生反应的化学方程式为：(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O；

②碳酸铵分解的气体含有二氧化碳，通过盛有碱石灰的干燥管除去二氧化碳，再通入水中，氨气极易溶于水容易发生倒吸，用D吸收可以防止倒吸，则按气流方向连接顺序为a→e→d→f；

(2)①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-572kJ•mol-1，依据盖斯定律②×3-①×②得：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)△H=-1531.2 kJ•mol-1 ；

(3)①平衡时氨的体积分数为25%，则

=0.25，解得：a=0.04，该反应的平衡常数表达式K= ==18.3；

②N2的反应速率v(N2)===0.008mol/(L﹒min)；

(4)A．该反应正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，压强不变，说明到达平衡，故A正确；

B．正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，在t2时，正、逆速率都增大，且正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，转化率增大，故B正确；

C．恒容条件下，反应混合气体的总质量不变，密度始终不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故C错误；

D．由图可知，在t2时，改变条件平衡向正反应移动，t3时到达平衡，t4时瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应进行，应是NO2降低的浓度，故容器内NO2的体积分数在t3时值的最大，故D错误；

故答案为AB；

(5)加热氮肥样品生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体为氨气，说明含有铵根离子，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊，说明碳酸根离子或碳酸氢根离子；取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl2溶液，没有明显变化，说明没有碳酸氢根离子，说明盐中含有铵根离子和碳酸根离子，所以氮肥的主要成分NH4HCO3，故答案为C；

(6)9.2gNO2的物质的量=0.2mol，即0.2molNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，则2molNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子1mol，则N的化合价分别有+4价变化为+5价和+3价，在碱性溶液中应生成NO3-和NO2-，反应的离子方程式为：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2。