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消毒劑。

(1)用Cl2和NH3反應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、乙兩個恒溫(反應溫度分別為400℃、T℃)容器中分別加入2molCl2和2molNH3，測得各容器中n(Cl2)隨反應時間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“＜”)，該反應的ΔH____0(填“>”或“<”)。

②該反應自發進行的條件是__________(填高溫、低溫、任何溫度)。

③對該反應，下列說法正確的是_________(填選項字母)。

A. 若容器內氣體密度不變，則表明反應達到平衡狀態

B. 若容器內Cl2和NH3物質的量之比為3∶1，則表明反應達到平衡狀態

C. 反應達平衡后，其他條件不變，加入一定量的NCl3，平衡將向逆反應方向移動

D. 反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中按繼續充入一定量反應物，達新平衡后Cl2的轉化率增大

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

①NHCl2在中性、酸性環境中會發生強烈水解，生成具有強殺菌作用的物質，寫出該反應的化學方程式______________________________。

②在恒溫條件下，將2molCl2和1molNH3充入某密閉容器中發生上述反應，測得平衡時Cl2和HCl的物質的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示。則A、B、C三點中Cl2轉化率最高的是________點(填“A”“B”或“C”)；B點時反應物轉化率：α(Cl2)____α(NH3)(填“＞”“=”或“＜”)，若B點平衡體積為2L，則平衡常數K=_____________。

Answer 1

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

【解析】

(1)①根據溫度對反應速率以及平衡移動的影響進行分析；

②ΔH-TΔS＜0，反應能自發進行；

③A. NCl3(l)為液體，反應前后氣體質量變化，氣體體積不變，則氣體的密度會隨反應進行而變化；

B. 容器內Cl2和NH3物質的量之比為3：1，不能證明濃度不變；

C. 改變純液體物質的用量，不影響平衡的移動；

D. 起始量為2molCl2和2molNH3，反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中按繼續充入一定量反應物，相當于增大壓強；

(2)①NHCl2在中性、酸性環境中會發生強烈水解，生成具有強殺菌作用的物質為次氯酸，另一物質為氨氣；

②根據壓強對平衡移動的影響比較轉化率的大小；由于Cl2和NH3是按照化學計量數之比充入，則任一點均有，轉化率：α(Cl2)=α(NH3)；根據B點氯氣和氯化氫物質的量相同，設參加反應氨氣物質的量xmol，列三段式計算平衡時刻各氣體物質的濃度，進而計算平衡常數。

(1)①溫度越高，反應速率越快，其他條件相同時，由表格數據可知40min時，T℃時消耗氯氣較多，且T℃時反應先達到平衡，則T℃時的反應速率比400℃時的反應速率快，則T℃＞400℃；在400℃時，甲容器平衡后氯氣為0.80mol，在T℃時，乙容器平衡后氯氣為1.00mol，乙中剩余氯氣較多，說明溫度升高平衡逆向移動，則逆向為吸熱反應，正向為放熱反應，△H＜0；故答案為：＞；＜；

②該反應正向為放熱反應，且正向為熵減小的反應，ΔH-TΔS＜0，反應能自發進行，則應為低溫條件；故答案為：低溫；

③A. NCl3(l)為液體，反應前后氣體質量變化，氣體體積不變，則氣體的密度會隨反應進行而變化，則若容器內氣體密度不變，則表明反應達到平衡狀態，故A正確；

B. 容器內Cl2和NH3物質的量之比為3：1，不能證明濃度不變，則不能表明反應達到平衡狀態，故B錯誤；

C. NCl3為純液體，改變其用量，不影響平衡的移動，故D錯誤；

D. 起始量為2molCl2和2molNH3，反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中按繼續充入一定量反應物，相當于增大壓強，平衡正向移動，達新平衡后Cl2的轉化率增大，D項正確；故答案為：AD；

(2)①NHCl2在中性、酸性環境中會發生強烈水解，生成具有強殺菌作用的物質為次氯酸，該反應的化學方程式為NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3；故答案為：NHCl2 +2H2O = 2HClO + NH3；

②該反應2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向移動，氯氣轉化率增大，則A、B、C三點中氯氣轉化率最高的是C點；由于Cl2和NH3是按照化學計量數之比充入，則任一點均有，轉化率：α(Cl2)=α(NH3)；B點氯氣和氯化氫物質的量相同，設參加反應氨氣物質的量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；故答案為：C；=；4。