Question

【題目】碳和氧元素及其化合物與人類的生產、生活密切相關。

I.氯的化合物合成、轉化一直是科學研究的熱點。

（1）一定條件下，氯氣與氨氣反應可以制備氣態氯胺（NH2Cl），己知部分化學鍵的鍵能:

化學鍵	N-H	Cl-Cl	N-Cl	H-Cl
鍵能/KJmol-1	391.3	243.0	191.2	431.8

則上述反應的熱化學方程式為:__________________。

（2）氯胺是一種長效緩釋含氯消毒劑，有緩慢而持久的殺菌作用，可以殺死H7N9禽流感病毒，其消毒原理為與水緩慢反應生成強氧化性的物質，該反應的化學方程式為_____________。

II.碳的化合物的轉換在生產、生活中具有重要的應用。特別是CO2的低碳轉型對抵御氣候變化具有重要意義。

（3）在三個容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比充入H2和CO2，在一定條件下發生反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，CO2的平衡轉化率與溫度的關系如圖所示（α、β、2.0分別代表三種氫碳比時的變化曲線）。

請回答下列問題:

①反應的△H______0，氫碳比α____β，Q點v(正)_____v(逆)（填“>”或“<”、“=”）

②若起始時，CO2的濃度分別為0.5mol/L，則P點對應溫度度的平衡常數的值為________。

（4）己知：碳酸 H2CO3: K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11；

草酸 H2C2O4: K1=6.0×10-2、K2=6.0×10-5

① 下列微粒可以大量共存的是_______(填字母)。

a.CO32-、HC2O4- b.H2CO3、C2O42- c. C2O42-、HCO3- d.H2C2O4、HCO3-

②若將等物質的量濃度的草酸溶液和碳酸溶液等體積混合，溶液中各種離子(除OH-外)濃度由大到小的順序是_________。

Answer 1

【答案】 NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ·mol-1 NH2Cl+H2O=NH3+HClO或NH2Cl+2H2O=NH3·H2O+HClO < > > 512 b c c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)

【解析】I、（1）一定條件下，氯氣與氨氣反應生成氯胺(NH2C1)和HCl氣體，其化學方程式為：NH3+Cl2=NH2Cl+HCl，反應時舊鍵的斷裂需要吸熱，形成新的化學鍵放熱，則根據化學鍵的鍵能可知△H=3×391.3 kJ/mol+243.0kJ/mol-2×391.3 kJ/mol-191.2kJ/mol-431.8 kJ/mol =+11.3kJ/mol，則上述反應的熱化學方程式為：NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ/mol；（2）氯胺與水緩慢反應NH2-與水電離出來的H+結合成氨氣，Cl+與OH-結合生成強氧化性的物質HClO，該反應的化學方程式為NH2Cl+ H2ONH3+HClO或NH2Cl+ 2H2ONH3·H2O +HClO；Ⅱ、（3）根據圖像可知，隨著溫度的升高CO2的轉化率降低，則升高溫度平衡向逆反應方向移動，逆反應方向吸熱，正反應方向放熱，△H小于0；氫碳比越大，CO2的轉化率越大，根據圖像可知，氫碳比。在氫碳比為2.0時，Q點的CO2的轉化率小于P點，反應會繼續向右進行，達到平衡，v(正)大于v(逆)；②P點CO2的平衡轉化率為50%，平衡時CO2、H2、C2H4、H2O的濃度分別為0.25mol/L、0.25mol/L、0.125mol/L、0.5mol/L，此時；（4）①根據碳酸和草酸的電離平衡常數可知，酸性：H2C2O4> HC2O4- > H2CO3> HCO3-，a.CO32-與HC2O4-反應生成HCO3-和C2O42-而不能大量共存；b.H2CO3與C2O42-不反應，能大量共存；c. C2O42-與HCO3-不反應，能大量共存；d.H2C2O4與HCO3-反應生成HC2O4-、CO2和H2O而不能大量共存，答案選bc；②二元弱酸第一步電離比第二步電離強得多，根據碳酸和草酸的電離平衡常數可知，若將等物質的量濃度的草酸溶液和碳酸溶液等體積混合，溶液中氫離子濃度最大，草酸的第二步電離比碳酸的第一步電離程度大，故各種離子(除OH－外)濃度由大到小的順序是：c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)。