Question

一氯氨、二氯氨和三氯氨(NH₂Cl、NHCl₂和NCl₃)是常用的饮用水二级消毒剂。

(1)用Cl₂和NH₃反应制备三氯胺的方程式为3Cl₂(g)+NH₃(g)⇌NCl₃(l)+3HCl(g)，向容积均为1L的甲、乙两个恒温(反应温度分别为400℃、T℃)容器中分别加入2molCl₂和2molNH₃，测得各容器中n(Cl₂)随反应时间t的变化情况如下表所示：

t /min	0	40	80	120	160
甲(400℃)n(Cl2)/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
乙(T℃)n(Cl2)/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①T℃_____400℃(填“＞”或“＜”)，该反应的ΔH____0(填“>”或“<”)。

②该反应自发进行的条件是__________(填高温、低温、任何温度)。

③对该反应，下列说法正确的是_________(填选项字母)。

A. 若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态

B. 若容器内Cl₂和NH₃物质的量之比为3∶1，则表明反应达到平衡状态

C. 反应达平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl₃，平衡将向逆反应方向移动

D. 反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按继续充入一定量反应物，达新平衡后Cl₂的转化率增大

(2)工业上可利用反应2Cl₂(g)+NH₃(g)⇌NHCl₂(l)+2HCl(g)制备二氯胺。

①NHCl₂在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质，写出该反应的化学方程式______________________________。

②在恒温条件下，将2molCl₂和1molNH₃充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl₂和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。则A、B、C三点中Cl₂转化率最高的是________点(填“A”“B”或“C”)；B点时反应物转化率：α(Cl₂)____α(NH₃)(填“＞”“=”或“＜”)，若B点平衡体积为2L，则平衡常数K=_____________。

Answer

＞ ＜ 低温 AD NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3 C = 4

【解析】

(1)①根据温度对反应速率以及平衡移动的影响进行分析；

②ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行；

③A. NCl3(l)为液体，反应前后气体质量变化，气体体积不变，则气体的密度会随反应进行而变化；

B. 容器内Cl2和NH3物质的量之比为3：1，不能证明浓度不变；

C. 改变纯液体物质的用量，不影响平衡的移动；

D. 起始量为2molCl2和2molNH3，反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按继续充入一定量反应物，相当于增大压强；

(2)①NHCl2在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质为次氯酸，另一物质为氨气；

②根据压强对平衡移动的影响比较转化率的大小；由于Cl2和NH3是按照化学计量数之比充入，则任一点均有，转化率：α(Cl2)=α(NH3)；根据B点氯气和氯化氢物质的量相同，设参加反应氨气物质的量xmol，列三段式计算平衡时刻各气体物质的浓度，进而计算平衡常数。

(1)①温度越高，反应速率越快，其他条件相同时，由表格数据可知40min时，T℃时消耗氯气较多，且T℃时反应先达到平衡，则T℃时的反应速率比400℃时的反应速率快，则T℃＞400℃；在400℃时，甲容器平衡后氯气为0.80mol，在T℃时，乙容器平衡后氯气为1.00mol，乙中剩余氯气较多，说明温度升高平衡逆向移动，则逆向为吸热反应，正向为放热反应，△H＜0；故答案为：＞；＜；

②该反应正向为放热反应，且正向为熵减小的反应，ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行，则应为低温条件；故答案为：低温；

③A. NCl3(l)为液体，反应前后气体质量变化，气体体积不变，则气体的密度会随反应进行而变化，则若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态，故A正确；

B. 容器内Cl2和NH3物质的量之比为3：1，不能证明浓度不变，则不能表明反应达到平衡状态，故B错误；

C. NCl3为纯液体，改变其用量，不影响平衡的移动，故D错误；

D. 起始量为2molCl2和2molNH3，反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按继续充入一定量反应物，相当于增大压强，平衡正向移动，达新平衡后Cl2的转化率增大，D项正确；故答案为：AD；

(2)①NHCl2在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质为次氯酸，该反应的化学方程式为NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3；故答案为：NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3；

②该反应2Cl2(g)+NH3(g)⇌NHCl2(l)+2HCl(g)为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，氯气转化率增大，则A、B、C三点中氯气转化率最高的是C点；由于Cl2和NH3是按照化学计量数之比充入，则任一点均有，转化率：α(Cl2)=α(NH3)；B点氯气和氯化氢物质的量相同，设参加反应氨气物质的量xmol，则可得三段式，则2-2x=2x，解得x=0.5，则平衡是c(Cl2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.25mol/L，c(HCl)=0.5mol/L，平衡常数；故答案为：C；=；4。