Question

3．碳、氮及其化合物是同學(xué)們經(jīng)常能接觸到的重要物質(zhì)，是科學(xué)研究的重要對(duì)象．
（1）實(shí)驗(yàn)室制取乙炔的化學(xué)方程式為CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+C₂H₂↑．
（2）H₂NCOONH₄是工業(yè)合成尿素的中間產(chǎn)物，該反應(yīng)的能量變化如圖A所示．用CO₂和氨氣合成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH₃（l）+CO₂（g）=H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=-134.0kJ•mol^-1．

（3）合理利用CO₂、CH₄，抑制溫室效應(yīng)成為科學(xué)研究的新熱點(diǎn)．一種以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂A1₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉(zhuǎn)化成乙酸（△H＜0）．在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率分別如圖B所示．250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是250℃，催化劑的催化效率最好，之后催化劑的催化效率急劇降低．250℃和400℃時(shí)乙酸的生成速率幾乎相等，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)選擇的溫度為250℃．
（4）T℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入體積為2L的 密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO+2CO?2CO₂+N₂．保持溫度和體積不變，反應(yīng)過(guò)程中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖C所示．
①平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，平衡將向右（填“向左”、“向右”或“不”）移動(dòng)．
②圖中a、b分別表示在一定溫度下，使用相同質(zhì)量、不同表面積的催化劑時(shí)，達(dá)到平衡過(guò)程中n（NO）的變化曲線(xiàn)，其中表示催化劑表面積較大的曲線(xiàn)是b（填“a”或“b”）．
③15min時(shí)，若改變外界反應(yīng)條件，導(dǎo)致n（NO）發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是增大CO的物質(zhì)的量濃度（或增大壓強(qiáng)）（任答一條即可）．
（5）垃圾滲濾液中含有大量的氨氮物質(zhì)（用NH₃表示）和氯化物，可用電解原理將溶液中的氨氮物質(zhì)完全氧化除去．該過(guò)程分為兩步：第一步：電解產(chǎn)生氯氣；第二步：利用氯氣將氨氮物質(zhì)氧化為N₂．
①第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl．
②若垃圾滲濾液中氨氮物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.034%，理論上用電解法凈化It該污水，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為60N_A．

Answer 1

分析 （1）碳化鈣（CaC₂）與水反應(yīng)生成氫氧化鈣[Ca（OH）₂]和乙炔；
（2）根據(jù)蓋斯定律及已知熱化學(xué)方程式寫(xiě)出目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（3）由圖象得，250℃，催化劑的催化效率最好，之后催化劑的催化效率急劇降低，據(jù)此進(jìn)行分析；據(jù)溫度低，能耗低，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本；
（4）①根據(jù)Qc與k的相對(duì)大小分析；
②催化劑表面積較大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用時(shí)間短；
③由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動(dòng)；
（5）①第二步氧化劑氯氣氧化氨氮物質(zhì)即氨氣生成N₂的過(guò)程，發(fā)生的反應(yīng)為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl；
②3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl～6mole^-，據(jù)此方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）碳化鈣（CaC₂）與水反應(yīng)生成氫氧化鈣[Ca（OH）₂]和乙炔，配平即可，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+C₂H₂↑，
故答案為：CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+C₂H₂↑；
（2）已知①2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨）（l）△H₁=-272.0kJ•mol^-1
②H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+138.0kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①+②可得：2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l），△H=-272.0kJ•mol^-1+138.0kJ•mol^-1=-134.0kJ•mol^-1，
故答案為：2NH₃（l）+CO₂（g）=H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=-134.0kJ•mol^-1；
（3）由圖象得，250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是250℃，催化劑的催化效率最好，之后催化劑的催化效率急劇降低；250℃和400℃時(shí)乙酸的生成速率幾乎相等，由于溫度低，能耗低，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，故實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)選擇的溫度為250℃，
故答案為：250℃，催化劑的催化效率最好，之后催化劑的催化效率急劇降低；250；
（4）①起始時(shí)，NO為0.4mol，平衡時(shí)NO為0.2mol，
                     2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂
起始物質(zhì)的量：0.4mol       0.4mol                     0            0
轉(zhuǎn)化的物質(zhì)量：0.2mol       0.2mol               0.2mol      0.1mol
平衡物質(zhì)的量：0.2mol       0.2mol               0.2mol      0.1mol
則平衡時(shí)的濃度：c（NO）=0.1mol/L，c（CO）=0.1mol/L，c（CO₂）=0.1mol/L，c（N₂）=0.05mol/L，
該穩(wěn)定性該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0．{1}^{2}×0.05}{0．{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=5；
平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，則c（CO）=0.5mol/L，c（N₂）=0.45mol/L，
此時(shí)的濃度商Qc=$\frac{0．{1}^{2}×0.45}{0．{1}^{2}×0．{5}^{2}}$=1.8＜k，則平衡將向右移動(dòng)，
故答案為：向右；
②催化劑表面積較大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用時(shí)間短，由圖可知，b曲線(xiàn)代表的條件下反應(yīng)速率快，所以b的催化劑的表面積大；
故答案為：b；
③由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動(dòng)，所以改變的條件為增加CO的物質(zhì)的量濃度或增大壓強(qiáng)；
故答案為：增大CO的物質(zhì)的量濃度（或增大壓強(qiáng)）；
（5）①第二步氧化劑氯氣氧化氨氮物質(zhì)即氨氣生成N₂的過(guò)程，發(fā)生的反應(yīng)為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，
故答案為：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl；
②m（NH₃）=0.034%×1t=340g，
3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl～6mole^-
            34                      6
            340                    60，則n（e^-）=60mol，故N（e^-）=60N_A，
故答案為：60N_A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、反應(yīng)熱與焓變、電子轉(zhuǎn)移的計(jì)算及化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．