Question

氯胺是氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(、和)

(1)是作饮用水的二级消毒剂，水解生成一种具有强烈杀菌作用的物质。中氯的化合价是________。

(2)已知生成反应的热化学方程式和部分化学键的键能如下：

 

化学键
键能	391.3	x	431.8	243.0

表中的X=_______。

(3)在密闭容器中反应达到平衡，通过热力学定律计算，不同温度下理论上的体积分数随的变化如下图所示。

 

①a、b、c三点对应平衡常数的大小关系是(分别用、、表示)_______；b点时，该反应的平衡常数为________；

②在氨氯比一定时，提高的转化率的方法是______(任写一种)；

③若产物都是气体，实验测得的体积分数始终比理论值低，原因可能是_______。

(4)垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用表示)和氯化物，将其加入到如图所示的电解池(电极为惰性材料)进行电解除去。该净化过程分两步：第一步电解产生一种常见的氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成。

①写出电解时A极的电极反应式：_______；

②写出第二步反应的化学方程式：_______。

Answer

+1价 191.2 Kc＜Ka=Kb 0.91 及时移除产物NH2Cl和HCl 有副反应产物，如NHCl2、NCl3、N2等 2Cl－-2e－=Cl2↑ 3Cl2+2NH3=N2+6HCl或3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl

【解析】

(1)氯胺作饮用水消毒剂是因为水解生成具有强烈杀菌作用的物质，说明该物质是次氯酸，二氯胺与水反应生成一水合氨和次氯酸；

(2)根据NH3(g)+Cl2(g)NH2Cl(g)+HCl(g)△H=+11.3kJ·mol－1，△H=反应物键能总和-生成物键能总和；

(3)①由图可知，该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，相同下，平衡时NH2Cl的体积分数越大，说明T1＞T2，平衡常数是温度的函数；

a点、b点温度相同，则平衡常数也是相等，当=0.4，平衡时NH2Cl的体积分数为0.2，列化学平衡三段式计算；

②提高NH3的转化率，即使平衡正向移动，根据勒夏特列原理分析；

③若产物都是气体，实验测得NH2Cl的体积分数始终比理论值低，有可能有副反应产物。

(4)根据信息：该电解池(电极为惰性材料)电解除去NH3，净化污水．该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，即产生能将氨氧化为氮气的物质，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2，据电解池的工作原理结合发生的反应来回答；

(1)是作饮用水的二级消毒剂，水解生成一种具有强烈杀菌作用的物质，说明该物质是次氯酸，二氯胺与水反应生成一水合氨和次氯酸，中氯的化合价是+1价。故答案为：+1价；

(2)根据NH3(g)+Cl2(g)NH2Cl(g)+HCl(g)△H=+11.3kJ·mol－1，△H=反应物键能总和-生成物键能总和=(243.0+391.3×3)-(391.3×2+x+431.8)kJ·mol－1=+11.3kJ·mol－1，解得x=191.2kJ·mol－1。故答案为：191.2；

(3)①由图可知，a点、b点温度相同，则Ka=Kb，该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，相同下，平衡时NH2Cl的体积分数越大，说明T1＞T2，c点温度小于a、b点温度，则Kc＜Ka=Kb；a点、b点温度相同，则平衡常数也是相等，当=0.4，平衡时NH2Cl的体积分数为0.2，设氨气的物质的量为0.4amol，氯气物质的量为amol：

平衡时NH2Cl的体积分数为0.2= ，解得x=0.28a，K= ≈0.91，故答案为：Kc＜Ka=Kb；0.91；

②提高NH3的转化率，即使平衡正向移动，该反应是吸热反应，可以升温来提高氨气转化率，或者及时移除产物NH2Cl和HCl，故答案为：及时移除产物NH2Cl和HCl；

③若产物都是气体，实验测得NH2Cl的体积分数始终比理论值低，有可能有副反应产物，如NHCl2、NCl3、N2等，故答案为：有副反应产物，如NHCl2、NCl3、N2等。

(4)①根据图示知道：A电极是电解池的阳极，该电极上发生失电子的氧化反应，可以得到氧化剂，根据离子的放电顺序，即氯离子失电子产生氯气的过程，电极反应式为：2Cl－-2e－=Cl2↑，故答案为：2Cl－-2e－=Cl2↑；

②第二步氧化剂氯气氧化氨氮物质即氨气生成N2的过程，发生的反应为：3Cl2+2NH3=N2+6HCl，故答案为：3Cl2+2NH3=N2+6HCl或3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl。