Question

【題目】一氯氨、二氯氨和三氯氨(NH2Cl、NHCl2和NCl3)是常用的飲用水二級(jí)消毒劑。

(1)用Cl2和NH3反應(yīng)制備三氯胺的方程式為3Cl2(g)+NH3(g)NCl3(l)+3HCl(g)，向容積均為1L的甲、乙兩個(gè)恒溫(反應(yīng)溫度分別為400℃、T℃)容器中分別加入2molCl2和2molNH3，測(cè)得各容器中n(Cl2)隨反應(yīng)時(shí)間t的變化情況如下表所示：

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“＜”)，該反應(yīng)的ΔH____0(填“>”或“<”)。

②該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是__________(填高溫、低溫、任何溫度)。

③對(duì)該反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是_________(填選項(xiàng)字母)。

A. 若容器內(nèi)氣體密度不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B. 若容器內(nèi)Cl2和NH3物質(zhì)的量之比為3∶1，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

C. 反應(yīng)達(dá)平衡后，其他條件不變，加入一定量的NCl3，平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

D. 反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，在原容器中按繼續(xù)充入一定量反應(yīng)物，達(dá)新平衡后Cl2的轉(zhuǎn)化率增大

(2)工業(yè)上可利用反應(yīng)2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)制備二氯胺。

①NHCl2在中性、酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解，生成具有強(qiáng)殺菌作用的物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________。

②在恒溫條件下，將2molCl2和1molNH3充入某密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示。則A、B、C三點(diǎn)中Cl2轉(zhuǎn)化率最高的是________點(diǎn)(填“A”“B”或“C”)；B點(diǎn)時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率：α(Cl2)____α(NH3)(填“＞”“=”或“＜”)，若B點(diǎn)平衡體積為2L，則平衡常數(shù)K=_____________。

Answer 1

【答案】＞ ＜ 低溫 AD NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3 C = 4

【解析】

(1)①根據(jù)溫度對(duì)反應(yīng)速率以及平衡移動(dòng)的影響進(jìn)行分析；

②ΔH-TΔS＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；

③A. NCl3(l)為液體，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體體積不變，則氣體的密度會(huì)隨反應(yīng)進(jìn)行而變化；

B. 容器內(nèi)Cl2和NH3物質(zhì)的量之比為3：1，不能證明濃度不變；

C. 改變純液體物質(zhì)的用量，不影響平衡的移動(dòng)；

D. 起始量為2molCl2和2molNH3，反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，在原容器中按繼續(xù)充入一定量反應(yīng)物，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)；

(2)①NHCl2在中性、酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解，生成具有強(qiáng)殺菌作用的物質(zhì)為次氯酸，另一物質(zhì)為氨氣；

②根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響比較轉(zhuǎn)化率的大小；由于Cl2和NH3是按照化學(xué)計(jì)量數(shù)之比充入，則任一點(diǎn)均有，轉(zhuǎn)化率：α(Cl2)=α(NH3)；根據(jù)B點(diǎn)氯氣和氯化氫物質(zhì)的量相同，設(shè)參加反應(yīng)氨氣物質(zhì)的量xmol，列三段式計(jì)算平衡時(shí)刻各氣體物質(zhì)的濃度，進(jìn)而計(jì)算平衡常數(shù)。

(1)①溫度越高，反應(yīng)速率越快，其他條件相同時(shí)，由表格數(shù)據(jù)可知40min時(shí)，T℃時(shí)消耗氯氣較多，且T℃時(shí)反應(yīng)先達(dá)到平衡，則T℃時(shí)的反應(yīng)速率比400℃時(shí)的反應(yīng)速率快，則T℃＞400℃；在400℃時(shí)，甲容器平衡后氯氣為0.80mol，在T℃時(shí)，乙容器平衡后氯氣為1.00mol，乙中剩余氯氣較多，說(shuō)明溫度升高平衡逆向移動(dòng)，則逆向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，△H＜0；故答案為：＞；＜；

②該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，且正向?yàn)殪販p小的反應(yīng)，ΔH-TΔS＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則應(yīng)為低溫條件；故答案為：低溫；

③A. NCl3(l)為液體，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體體積不變，則氣體的密度會(huì)隨反應(yīng)進(jìn)行而變化，則若容器內(nèi)氣體密度不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；

B. 容器內(nèi)Cl2和NH3物質(zhì)的量之比為3：1，不能證明濃度不變，則不能表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C. NCl3為純液體，改變其用量，不影響平衡的移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；

D. 起始量為2molCl2和2molNH3，反應(yīng)達(dá)到平衡后，其他條件不變，在原容器中按繼續(xù)充入一定量反應(yīng)物，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，達(dá)新平衡后Cl2的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)正確；故答案為：AD；

(2)①NHCl2在中性、酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解，生成具有強(qiáng)殺菌作用的物質(zhì)為次氯酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3；故答案為：NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3；

②該反應(yīng)2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，氯氣轉(zhuǎn)化率增大，則A、B、C三點(diǎn)中氯氣轉(zhuǎn)化率最高的是C點(diǎn)；由于Cl2和NH3是按照化學(xué)計(jì)量數(shù)之比充入，則任一點(diǎn)均有，轉(zhuǎn)化率：α(Cl2)=α(NH3)；B點(diǎn)氯氣和氯化氫物質(zhì)的量相同，設(shè)參加反應(yīng)氨氣物質(zhì)的量xmol，則可得三段式，則2-2x=2x，解得x=0.5，則平衡是c(Cl2)=0.5mol/L，c(NH3)=0.25mol/L，c(HCl)=0.5mol/L，平衡常數(shù)；故答案為：C；=；4。