Question

氮气及含氮的化合物在国民经济中占有重要地位．合成氨工业中，合成塔中每产生2mol NH₃，放出92.4kJ热量．
（1）若起始时向容器内放入2mol N₂和6mol H₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q

 

184.8kJ（填“＞”、“＜”或“=”）． 一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示反应达到化学平衡状态的是

 

．
a．3v_逆（N₂）=v_正（H₂）   　　　 b．2v_正（H₂）=v_正（NH₃）
c．混合气体密度保持不变 　      d．c（N₂）：c（H₂）：c（NH₃）=1：3：2
工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反应的化学方程式为2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）．
（2）在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，如图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系．α随着x增大而增大的原因是

 

．
（3）如图中的B点处，NH₃的平衡转化率为

 

．
已知：3Cl₂+2NH₃→N₂+6HCl   ①
     3Cl₂+8NH₃→N₂+6NH₄Cl  ②
（4）完成并配平下列氧化还原反应方程式，再标出电子转移的方向和数目：
12Cl₂+15NH₃→

 

 
（5）反应③中的还原剂是

 

，还原产物是

 

．
（6）若按③反应后产生气体9.408L（标准状况），则被氧化的气体的物质的量是

 

mol．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,氧化还原反应,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：氧化还原反应专题,化学平衡专题

分析：（1）反应是可逆反应不能进行彻底，据此判断；根据化学平衡状态特征判断；
（2）根据浓度对平衡的影响判断；
（3）根据化学方程式利用三段式进行计算；
（4）氧化还原中，得、失电子总数相等，进行配平，并用单线桥或者双线桥表示电子转移的方向和数目；
（5）根据化合价的升降判断还原剂和还原产物；
（6）生成的气体为氮气和氯化氢，二者物质的量之比为：4：7，可计算出氮气物质的量，氨气中的N元素被氧化为氮气，据此计算．

解答： 解：（1）该温度下合成塔中放入2mol N₂和6mol H₂，若完全进行彻底，放出热量为：184.4 kJ，反应是可逆反应不能进行彻底，达平衡后放出的热量小于184.4 kJ；
a、不同物质的正逆反应速率之比等于计量数之比，达到化学平衡状态，故a正确；
b、只表示正反应速率，不能判断是否达到平衡状态，b错误；
c、气体密度ρ=

m

v

，体系恒容，气体体积不变，反应前后全部都是气体，质量守恒，即反应前后气体密度不变，不能判断是否平衡，故c错误；
d、三种气体浓度之比为比较特殊的值，不能说明各物质浓度不变，不能判断是否平衡，故d错误；
故答案为：＜；a；
（2）增加氨气的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的起始量没有变化，所以二氧化碳的转化率增大，即X值越大，CO₂平衡转化率越高，故答案为：c（NH₃）增大，平衡正向移动；
（3）根据表中数据可知，B点x=4，CO₂平衡转化率为0.5，设二氧化碳起始物质的量为1mol，
          2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l），
起始（mol） 4       1         0               0
转化（mol） 1     0.5
平衡（mol） 3     0.5
所以NH₃的平衡转化率为

1

4

×100%=25%，故答案为：25%；
（4）氯气具有强氧化性，氨气具有还原性，故氯气被还原为-1价，氨气中的N元素被氧化为0价，则可写出生成物为：N₂、NH₄Cl和HCl，由于已知：12Cl₂+15NH₃，观察法配平，得到：12Cl₂+15NH₃→4 N₂+7 NH₄Cl+17 HCl；氨气N元素失去24e^-，氯气中Cl得到24e^-，用单线桥表示电子转移方向和数目为：
，故答案为：；
（5）还原剂为化合价升高的反应物，氨气中N元素化合价升高，则氨气为还原剂；发生还原反应得到的产物为还原产物，即化合价降低的生成物，可知NH₄Cl 和HCl中Cl元素化合价降低的元素，故还原产物为：NH₄Cl 和HCl，故答案为：NH₃；NH₄Cl 和HCl；   
（6）生成的气体为氮气和氯化氢，物质的量n=

9.408L

22.4L/mol

=0.42mol，根据反应③可知，氮气与氯化氢体积比为4：17，即n（N₂）=0.42mol×

4

4+17

=0.08mol，根据2NH₃→N₂，即被氧化气体的物质的量为氮气物质的量的2倍，故被氧化气体物质的量为0.08mol×2=0.16mol，
故答案为：0.16．

点评：本题主要考查了根据化学平衡的计算、等效平衡、转化率的计算等知识点，中等难度，有一定的综合性．