Question

碳和氧元素及其化合物与人类的生产、生活密切相关。

I.氯的化合物合成、转化一直是科学研究的热点。

（1）一定条件下，氯气与氨气反应可以制备气态氯胺（NH₂Cl），己知部分化学键的键能:

化学键	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
键能/KJ•mol^-1	391.3	243.0	191.2	431.8

则上述反应的热化学方程式为:__________________。

（2）氯胺是一种长效缓释含氯消毒剂，有缓慢而持久的杀菌作用，可以杀死H7N9禽流感病毒，其消毒原理为与水缓慢反应生成强氧化性的物质，该反应的化学方程式为_____________。

II.碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用。特别是CO2的低碳转型对抵御气候变化具有重要意义。

（3）在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比充入H₂和CO₂，在一定条件下发生反应：2CO₂(g)+6H₂(g)C₂H₄(g)+4H₂O(g)     △H，CO₂的平衡转化率与温度的关系如图所示（α、β、2.0分别代表三种氢碳比时的变化曲线）。

请回答下列问题:

①反应的△H______0，氢碳比α____β，Q点v_(正)_____v_(逆)（填“>”或“<”、“=”）

②若起始时，CO₂的浓度分别为0.5mol/L，則P点对应温度度的平衡常数的值为________。

（4）己知：碳酸 H₂CO₃: K₁=4.3×10^-7、K₂=5.6×10^-11；

草酸 H₂C₂O₄: K₁=6.0×10^-2、K₂=6.0×10^-5

① 下列微粒可以大量共存的是_______(填字母)。

a.CO₃^2-、HC₂O₄^-     b.H₂CO₃、C₂O₄^2-      c. C₂O₄^2-、HCO₃^-   d.H₂C₂O₄、HCO₃^-

②若将等物质的量浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子(除OH^-外)浓度由大到小的顺序是_________。

Answer

NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ·mol-1 NH2Cl+H2O=NH3+HClO或NH2Cl+2H2O=NH3·H2O+HClO < > > 512 b c c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)

【解析】I、（1）一定条件下，氯气与氨气反应生成氯胺(NH2C1)和HCl气体，其化学方程式为：NH3+Cl2=NH2Cl+HCl，反应时旧键的断裂需要吸热，形成新的化学键放热，则根据化学键的键能可知△H=3×391.3 kJ/mol+243.0kJ/mol-2×391.3 kJ/mol-191.2kJ/mol-431.8 kJ/mol =+11.3kJ/mol，则上述反应的热化学方程式为：NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ/mol；（2）氯胺与水缓慢反应NH2-与水电离出来的H+结合成氨气，Cl+与OH-结合生成强氧化性的物质HClO，该反应的化学方程式为NH2Cl+ H2ONH3+HClO或NH2Cl+ 2H2ONH3·H2O +HClO；Ⅱ、（3）根据图像可知，随着温度的升高CO2的转化率降低，则升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应方向吸热，正反应方向放热，△H小于0；氢碳比越大，CO2的转化率越大，根据图像可知，氢碳比。在氢碳比为2.0时，Q点的CO2的转化率小于P点，反应会继续向右进行，达到平衡，v(正)大于v(逆)；②P点CO2的平衡转化率为50%，平衡时CO2、H2、C2H4、H2O的浓度分别为0.25mol/L、0.25mol/L、0.125mol/L、0.5mol/L，此时；（4）①根据碳酸和草酸的电离平衡常数可知，酸性：H2C2O4> HC2O4- > H2CO3> HCO3-，a.CO32-与HC2O4-反应生成HCO3-和C2O42-而不能大量共存；b.H2CO3与C2O42-不反应，能大量共存；c. C2O42-与HCO3-不反应，能大量共存；d.H2C2O4与HCO3-反应生成HC2O4-、CO2和H2O而不能大量共存，答案选bc；②二元弱酸第一步电离比第二步电离强得多，根据碳酸和草酸的电离平衡常数可知，若将等物质的量浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中氢离子浓度最大，草酸的第二步电离比碳酸的第一步电离程度大，故各种离子(除OH－外)浓度由大到小的顺序是：c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)。