Question

15．濕法煉鋅的冶煉過程可用如圖1簡略表示：

請回答下列問題：
（1）NH₃的空間構型是三角錐形．氨氣易液化，液氨常做制冷劑，氨氣易液化的原因是氨分子之間能形成氫鍵．
（2）已知ZnO屬于兩性氧化物，寫出ZnO與NaOH溶液反應的化學方程式：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O．
（3）上述電解過程中析出鋅的電極反應式為[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑．
（4）產生的SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分產物可作為工業(yè)原料，其反應的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（5）氨是最重要的化工產品之一．合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）．有關化學反應的能量變化如圖2所示，則CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ•mol^-1．
（6）CO對合成氨的催化劑有毒害作用，常用乙酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來吸收原料氣中CO，其反應原理為：[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0．吸收CO后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是B（填寫選項編號）．
A．高溫、高壓  B．高溫、低壓 C．低溫、低壓  D．低溫、高壓
（7）用氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的反應為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，恒溫恒容密閉容器中，下列依據(jù)能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是ABDE．
A、容器中氣體密度不變
B、容器中氣體壓強不變
C、n（NH₃）：n（CO₂）=1：2
D、單位時間內消耗1molCO₂，同時消耗1molH₂O
E、容器內溫度保持不變
（8）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，發(fā)生2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）反應，該反應進行到40s時達到平衡，此時CO₂的轉化率為50%．該溫度下此反應平衡常數(shù)K的值為2500．圖中的曲線表示該反應在前25s內的反應進程中的NH₃濃度變化．若反應延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，請在圖3中用實線畫出使用催化劑時該反應從開始至平衡時的曲線．

Answer 1

分析 鋅精礦焙燒得到二氧化硫和ZnO，將ZnO加入NH₃-NH₄Cl溶液中，發(fā)生反應得到[Zn（NH₃）₄]Cl₂，電解[Zn（NH₃）₄]Cl₂溶液得到Zn，
（1）NH₃分子中氮原子與氫原子形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，據(jù)此判斷空間構型，氨分子之間能形成氫鍵；
（2）ZnO屬于兩性氧化物，ZnO與NaOH溶液反應生成Na₂ZnO₂；
（3）電解過程中析出鋅的電極上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得電子發(fā)生還原反應；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應生成一氧化氮和硫酸鋇，據(jù)此寫離子方程式；
（5）由圖2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（6）依據(jù)平衡移動方向分析判斷需要的條件；
（7）當可逆反應處于平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的含量不變，根據(jù)反應的特征，部分物質性質不變，據(jù)此判斷；
（8）依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，結合化學平衡三段式列式計算平衡濃度，計算平衡常數(shù)；依據(jù)催化劑的作用畫出圖象．

解答 解：（1）NH₃分子中氮原子與氫原子形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，所以NH₃的空間構型是三角錐形，因為氨分子之間能形成氫鍵，所以氨氣易液化，
故答案為：三角錐形；氨分子之間能形成氫鍵；
（2）ZnO屬于兩性氧化物，ZnO與NaOH溶液反應生成偏鋅酸鈉和水，反應方程式為2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O，
故答案為：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O；
（3）電解過程中析出鋅的電極上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑，
故答案為：[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應生成一氧化氮和硫酸鋇，反應的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）由圖2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
將①+②-③×3可得：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=（-846.3KJ/mol）+（+282KJ/mol  ）-（-241.8KJ/mol ）×3=+161.1 kJ•mol^-1，所以CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1；
（6）吸收CO后的乙酸銅氨液經過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，依據(jù)化學平衡[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）；△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，平衡逆向進行是再生的原理，再生的適宜條件是高溫低壓，
故答案為：B；
（7）恒溫恒容密閉容器中，反應2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，為氣體體積減小的放熱反應，
A、當容器中氣體密度不變時，說明反應達到平衡狀態(tài)；
B、當容器中氣體壓強不變時，說明反應達到平衡狀態(tài)；
C、當n（NH₃）：n（CO₂）=1：2時，無法判斷正逆反應速率是否相等，故不能說明反應達到平衡狀態(tài)；
D、單位時間內消耗1molCO₂，同時消耗1molH₂O，說明正逆反應速率相等，所以反應達到平衡狀態(tài)；
E、該反應為放熱反應，當容器內溫度保持不變時，說明反應達到平衡狀態(tài)，
故選：ABDE；
（8）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），反應進行到40s時達到平衡，反應達到平衡時CO₂的轉化率為50%，消耗二氧化碳濃度0.02mol/L×50%=0.01mol/mol；
                 2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  0.04        0.02         0            0
變化量（mol/L）  0.02         0.01        0           0.01
平衡量（mol/L）   0.02       0.01         0           0.01
K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.01}{0.0{2}^{2}×0.01}$=2500
若反應延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，使用催化劑時，改變反應速率，不改變化學平衡，曲線的轉折點在橫坐標40之前，縱坐標必需在20的線上，該反應的進程曲線為如圖所示，
故答案為：2500；．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法，化學平衡影響因素分析，電解質溶液中離子濃度關系的應用判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．