Question

氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题。

Ⅰ.已知H—H键的键能为a kJ·mol^-1，N—H键的键能为bkJ·mol^-1，NN键的键能是ckJ·mol^-1，则反应NH₃(g)N₂(g)+H₂(g)的ΔH=____kJ·mol^-1，若在某温度下其平衡常数为K，则N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)的平衡常数K₁=____（用K表示）。

Ⅱ.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=1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

3b-c-a > < 低温 AD NHCl2+2H2O=2HClO+NH3 C = 4

【解析】

Ⅰ.焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，据此计算，平衡常数K=，正逆反应的平衡常数互为倒数；

Ⅱ.(1)①温度越高，反应速率越快；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行；

②反应自发进行的判断依据为△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断；

③可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；

(2)①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，据此写出反应；

②体系中HCl的浓度越大则Cl2转化率越大；起始量2molCl2和1molNH3，根据方程式可知Cl2和NH3按照2:1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B点处HCl和Cl2的浓度相同，据此反推各物质的浓度进行平衡常数的计算；

Ⅰ.已知：H-H键能为akJ•mol-1，H-N键能为bkJ•mol-1，N≡N键的键能ckJ•mol-1，对于反应NH3(g)N2(g)+H2(g)的△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3b-c-a，其平衡常数为K=，则N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数K1=，故答案为：3b-c-a；；

Ⅱ.(1)①温度越高，反应速率越快，平衡向吸热反应方向移动，其他条件相同时，T℃时的反应速率比400℃时的反应速率快，则T℃＞400℃；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行，△H＜0，故答案为：>；<；

②3Cl2(g)+NH3(g)⇌NCl3(l)+3HCl(g)，反应的△S＜0，△H＜0，满足△H-T△S＜0，需要低温下，反应能自发进行，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，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．起始量2molCl2和2molNH3，根据方程式可知反应过程中Cl2和NH3按照3:1的比例进行反应，所以容器内的Cl2和NH3物质的量之比不可能为3：1，故B错误；
C．反应达到平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl3(l)为液体不影响此平衡的移动，故C错误；
D．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按=1继续充入一定量反应物，压强增大，平衡正向进行，Cl2的转化率增大，故D正确；
故答案为：AD。

(2)①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，所以二氯胺与水反应方程式为：NHCl2+2H2O=2HClO+2NH3；

②容器为密闭容器，据图可知C点处HCl的浓度最大，体系中HCl的浓度越大则Cl2转化率越大，所以C点Cl2转化率最高；起始量2molCl2和1molNH3，根据方程式可知Cl2和NH3按照2:1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B点处HCl和Cl2的浓度相同，设平衡时c(HCl)=amol/L，初始c(Cl2)=，c(NH3)=，则

则有1-a=a，解得a=0.5mol/L，所以平衡时c(HCl)=0.5mol/L，c(Cl2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.25mol/L，平衡常数K=，故答案为：C；=；4；