Question

氨在生活、生产、科研中有广泛用途。

（1）已知反应Ⅰ：2NH₃(g) +CO₂(g) =NH₂CO₂NH₄(s)       △H＝−159.5 kJ/mol

反应Ⅱ：NH₂CO₂NH₄(s) =CO(NH₂)₂ (s)+ H₂O(g)   △H＝+116.5 kJ/mol

反应Ⅲ：H₂O(l) = H₂O(g)                      △H＝+44.0 kJ/mol

则工业上以CO₂、NH₃为原料合成尿素和液态水的热化学方程式为___________________，该反应在____________条件下可以自发进行（填“高温”、“低温”或“任何温度下”）；

（2）用NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染。如有反应4NH₃(g)+6NO(g) 5N₂(g)＋6H₂O(l) △H＜0，相同条件下在2 L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图所示。

①0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率υ(N₂)=______；

②下列说法正确的是____________；

A．该反应的活化能大小顺序是：E_a(A)>E_a(B)>E_a (C)

B．使用催化剂A达平衡时，N₂最终产率更大

C．单位时间内氢氧键与氮氢键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当平衡常数不变时，说明反应已经达到平衡

（3）查阅资料可知：常温下，K_稳[Ag(NH₃)₂⁺]=1.00×10⁷，K_sp[AgCl]=2.50×10^－10。

①银氨溶液中存在平衡：Ag⁺(aq)+2NH₃(aq)Ag(NH₃)₂⁺ (aq)，该反应平衡常数的表达式为K_稳＝______________________；

②计算得到可逆反应AgCl (s)+2NH₃(aq) Ag(NH₃)₂⁺ (aq)+Cl^－(aq)的化学平衡常数K＝_________，1 L 1 mol/L氨水中最多可以溶解AgCl________mol（保留2位有效数字）；

（4）工业上以氨、丙烯和空气为原料，一定条件下合成丙烯腈（CH₂=CH—CN），该反应的化学方程式为                                     。

Answer

（1）2NH3(g) +CO2(g)＝CO(NH2)2 (s)+ H2O(l) △H＝－87 kJ/mol 低温

（2）①0.3125mol·L－1·min－1 ②CD

（3）①c [Ag(NH3)2+]/c(Ag+)·c2(NH3) ②2.5×10－3 0.045

（4）2CH2=CH—CH3＋2NH3＋3O2 2CH2=CH—CN＋6H2O（写成等号扣1分）

【解析】

试题分析：（1）已知反应①：2NH3(g) +CO2(g) =NH2CO2NH4(s) △H＝−159.5 kJ/mol

反应②：NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2 (s)+ H2O(g) △H＝+116.5 kJ/mol

反应③：H2O(l) = H2O(g) △H＝+44.0 kJ/mol

则依据盖斯定律可知①+②-③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为2NH3(g) +CO2(g)＝CO(NH2)2 (s)+ H2O(l) △H＝－87 kJ/mol；该反应是发热的熵值减小的，因此根据△G＝△H—T·△S＜0可知在低温下自发进行；

（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则生成的N2为2.5mol，浓度是2.5mol÷2L＝1.25mol/L，所以v（N2）＝1.25mol/L÷4min＝0.3125mol·L－1·min－1；

②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＜Ea（B）＜Ea（C），A错误；B．使用催化剂A达平衡时，改变反应速率不改变化学平衡，N2最终产率不变，B错误；C．单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，C正确；D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，D正确；答案选CD。

（3）①根据方程式Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+ (aq)可知该反应平衡常数的表达式＝c [Ag(NH3)2+]/c(Ag+)·c2(NH3)；

②可逆反应AgCl (s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+ (aq)+Cl－(aq)的化学平衡常数 K＝＝Ksp（AgCl）×K稳＝2.50×10－10×1.0×107＝2.5×10－3；设溶解的AgCl物质的量为x，反应前后系数相同，可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数，AgCl (s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+ (aq)+Cl－(aq)，依据平衡常数=c(Cl−)c[Ag(NH3)2+]/

c2(NH3)＝＝2.5×10－3，1-x≈1，计算得到x=0.045mol；

（4）工业上以氨、丙烯和空气为原料，一定条件下合成丙烯腈（CH2=CH—CN），根据原子守恒可知反应中还有水生成，则该反应的化学方程式为2CH2=CH—CH3＋2NH3＋3O2 2CH2=CH—CN＋6H2O。

【点评】本题主要是考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用、化学平衡影响因素分析判断、平衡常数和溶度积常数计算的应用、反应速率计算、平衡状态的判断等

【名师点晴】该题考查的知识点较多，属于中等难度试题的考查。明确化学反应原理是解答的关键，难点是溶解平衡的应用和溶度积常数以及平衡常数的计算。解答时注意借助于数学知识进行变式。另一个易错点和难点是平衡状态判断，解答时要注意理解平衡状态的含义、特征和判断依据，抓住变量不再发生变化即可视为平衡状态。关于盖斯定律的应用，要注意系数发生变化时焓变要同时变化。