Question

12．氯氨是氯氣遇到氨氣反應(yīng)生成的一類化合物，是常用的飲用水二級消毒劑，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺（NH₂C1、NHC1₂和NC1₃），副產(chǎn)物少于其它水消毒劑．
回答下列問題：
（1）①一氯胺（NH₂Cl）的電子式為．
②工業(yè)上可利用反應(yīng)Cl₂（g）+NH₃（g）═NH₂Cl（l）+HCl（g）制備一氯胺，已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下表所示（假設(shè)不同物質(zhì)中同種化學(xué)鍵的鏈能相同），則該反應(yīng)的△H=+11.3 kJ/mol．

化學(xué)鍵	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
鍵能（kJ/mol）	391.3	243.0	191.2	431.8

③一氯胺是重要的水消毒劑，其原因是由于一氯胺在中性、酸性環(huán)境中會發(fā)生水解，生成具有強烈殺菌作用的物質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為．
（2）用Cl₂和NH₃反應(yīng)制備二氯胺的方程式為2Cl₂（g）+NH₃（g）?NHCl₂（l）+2HCl（g），向容積均為1L的甲、乙兩個恒溫（反應(yīng)溫度分別為400℃、T℃）容器中分別加入2mol C1₂和2mol NH₃，測得各容器中n（Cl₂）隨反應(yīng)時間t的變化情況如下表所示：

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，0～40min內(nèi)用NH₃的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（NH₃）=6.25×10^-8mol•L^-1•min^-1．
②該反應(yīng)的△H＜ 0（填“＞”或“＜”），理由是溫度越高，反應(yīng)速率越快，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，其他條件相同時，T℃時的反應(yīng)速率比400℃時的反應(yīng)速率快，且乙容器中平衡時Cl₂的轉(zhuǎn)化率比甲容器中Cl₂的轉(zhuǎn)化率�。�
③對該反應(yīng)，下列說法正確的是AB  （填選項字母）．
A．若容器內(nèi)氣體密度不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．若容器內(nèi)C1₂和NH₃物質(zhì)的量之比不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，Cl₂的轉(zhuǎn)化率增大
D．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，加入一定量的NHCl₂，平衡向逆反應(yīng)方向移動
（3）在恒溫條件下，2molCl₂和1molNH₃發(fā)生反應(yīng)2Cl₂（g）+NH₃（g）?NHCl₂（l）+2HCl（g），測得平衡時Cl₂和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：
①A、B、C三點中Cl2轉(zhuǎn)化率最高的是B  點（填“A”“B”或“C”）．
②計算C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)K_p（C）=0.5MPa（K_p是平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）

Answer 1

分析 （1）①一氯胺（NH₂Cl）為共價化合物，氮原子與氫原子、氯原子之間形成1對共用電子對；
②氯胺（NH₂Cl）為共價化合物，NH₃（g）+Cl₂（g）=NH₂Cl（g）+HCl（g），△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和；
③一氯胺是重要的水消毒劑，其原因是由于一氯胺在中性、酸性環(huán)境中會發(fā)生水解生成氨氣和次氯酸；
（2）①反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$；
②根據(jù)數(shù)據(jù)，在400℃時，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，達(dá)到平衡時間短說明反應(yīng)速率大，乙中剩余氯氣應(yīng)少，但氯氣增多說明溫度升高影響平衡逆向進行；
③可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
（3）①反應(yīng)前后氣體體積減小，生成氯化氫越多，氯氣轉(zhuǎn)化率越大；
②C點HCl和Cl₂濃度相同，結(jié)合三行計算列式得到平衡狀態(tài)下物質(zhì)的物質(zhì)的量，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，K_p是平衡分壓代替平衡濃度計算；

解答 解：（1）①氮原子與氫原子、氯原子之間形成1對共用電子對，電子式為，
故答案為：；
②NH₃（g）+Cl₂（g）=NH₂Cl（l）+HCl（g），△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=（3×391.3+243.0）-（2×391.3+191.2+431.8）=+11.3 kJ•mol^-1，
故答案為：+11.3 kJ/mol；
③一氯胺是重要的水消毒劑，其原因是由于一氯胺在中性、酸性環(huán)境中會發(fā)生水解，生成具有強烈殺菌作用的物質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₂Cl+H₂O?NH₃+HClO，
故答案為：NH₂Cl+H₂O?NH₃+HClO；
（2）①6.25×10^-8mol•L^-1•min^-1；
②根據(jù)數(shù)據(jù)，在400℃時，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，達(dá)到平衡時間短說明反應(yīng)速率大，乙中剩余氯氣應(yīng)少，但氯氣增多說明溫度升高影響平衡逆向進行，逆向為吸熱反應(yīng)，正向為放熱反應(yīng)，△H＜0，溫度越高，反應(yīng)速率越快，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，其他條件相同時，T℃時的反應(yīng)速率比400℃時的反應(yīng)速率快，且乙容器中平衡時Cl₂的轉(zhuǎn)化率比甲容器中Cl₂的轉(zhuǎn)化率小，
故答案為：＜； 溫度越高，反應(yīng)速率越快，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，其他條件相同時，T℃時的反應(yīng)速率比400℃時的反應(yīng)速率快，且乙容器中平衡時Cl2的轉(zhuǎn)化率比甲容器中Cl₂的轉(zhuǎn)化率�。�
③2Cl₂（g）+NH₃（g）?NHCl₂（l）+2HCl（g），
A．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體體積不變，若容器內(nèi)氣體密度不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．向容積均為1L的甲、乙兩個恒溫（反應(yīng)溫度分別為400℃、T℃）容器中分別加入2mol C1₂和2mol NH₃，若容器內(nèi)C1₂和NH₃物質(zhì)的量之比不變，說明此時物質(zhì)濃度不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，總壓增大分壓不變，平衡不變，Cl₂的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，加入一定量的NHCl₂，為液體不影響此平衡的移動，故D錯誤；
故答案為：AB；
（3）①2Cl₂（g）+NH₃（g）?NHCl₂（l）+2HCl（g），反應(yīng)前后氣體體積減小，氣體壓強減小，測得平衡時Cl₂和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示，三點中B點HCl最多，則B點氯氣轉(zhuǎn)化率最大，
故答案為：B；
②設(shè)反應(yīng)氨氣物質(zhì)的量x，
                    2Cl₂（g）+NH₃（g）?NHCl₂（l）+2HCl（g），
起始量（mol）  2                1                  0                   0
變化量（mol） 2x              x                  x                 2x
平衡量（mol）2-2x           1-x                 x                  2x
2-2x=2x
x=0.5mol，
總物質(zhì)的量=3-3x+2x=3-x=2.5mol，總壓強為10MPa
平衡分壓代替平衡濃度計算C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)K_p（C）=$\frac{{P}^{2}（HCl）}{{p}^{2}（C{l}_{2}）p（N{H}_{3}）}$=$\frac{（10×\frac{1}{2.5}）^{2}}{（10×\frac{1}{2.5}）^{2}×（10×\frac{0.5}{2.5}）}$=0.5MPa，
故答案為：0.5MPa；

點評 本題考查了反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡移動以及化學(xué)平衡常數(shù)計算、化學(xué)方程式的書寫等，題目涉及的知識點較多，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．