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15.氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究.
(1)三氮化铵水解可生成氨气和物质X,X的结构式为.
(2)已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,断裂1mol N≡N键需要的能量为946kJ.

(3)常温下,向amol•L-1的氨水加入等体积bmol•L-1的盐酸,混合溶液呈中性,则该温度下氨水的电离平衡常数为$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$(用含a和b的代数式表示).
(4)相同温度下,向甲、乙、丙三个容积相同的恒容密闭容器中按照下列三种方式分别投料,发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),测得甲容器中H2的平衡转化率为40%.
N(N2)/molN(H2)/molN(NH3)/mol
甲130
乙0.51.51
丙004
①乙容器中起始时反应逆向(填“正向”或“不”)移动.
②达到平衡时,甲、乙、丙三个容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为丙>甲=乙.
(5)现分别在150℃、300℃、500℃时向反应器中接n(N2):n(H2)=1:3投料发反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),该反应达到平衡时,体系中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示.
①150℃时发生的反应可用曲线m(填“m”、“n”或“l”)表示.
②上图中A、B、C三点的平衡常数K的大小关系是K(B)=K(C)<K(A).
③若B点时c(NH3)=0.6mol•L-1,则此时反应的化学平衡常数K=44.4.

分析 (1)三氮化铵水解可生成氨气和物质X,依据水解实质分析得到一水合氨和HN3;
(2)反应物总键能-生成物总键能=反应热,据此计算;
(3)将a mol•L-1的氨水与b mol•L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,溶液中c(OH-)=1×10-7mol/L,根据氨水的电离平衡常数的表达式计算;
(4)①甲、乙是完全等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,根据甲中氢气的转化率计算平衡时氢气的物质的量,与乙中氢气的物质的量比较,判断反应进行方向;
②甲、乙是完全等效平衡,平衡时NH3的体积分数相等,丙相当于在甲平衡的基础上,再加入1molN2、3molH2,压强增大平衡向正反应方向移动,据此解答;
(5)①正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,氨气的含量减小;
②K只受温度影响,温度不变平衡常数不变,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;
③计算平衡时各组分浓度,代入K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$计算平衡常数.

解答 解:(1)三氮化铵水解可生成氨气和物质X,依据水解实质分析得到一水合氨和HN3,HN3是共价化合物结构式为:,
故答案为:;

(2)N≡N键能为x,则3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol,解得x=946kJ/mol,故断裂1mol N≡N键需要能量是946kJ,
故答案为:946kJ;
(3)将a mol•L-1的氨水与b mol•L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,溶液中c(OH-)=1×10-7mol/L,
溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=$\frac{b}{2}$mol/L,混合后反应前c(NH3•H2O)=$\frac{a}{2}$mol/L,
则反应后一水合氨的浓度为:c(NH3•H2O)=($\frac{a}{2}$-$\frac{b}{2}$)mol/L,
则氨水的电离平衡常数为:K=$\frac{c(N{{H}_{4}}^{+})c(O{H}^{-})}{c(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}$=$\frac{\frac{b}{2}×1{0}^{-7}}{\frac{a}{2}-\frac{b}{2}}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$,
故答案为:$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$;
(4)①甲、乙是完全等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,平衡时甲容器中H2的转化率为40%,则平衡时氢气的物质的量为3mol×(1-40%)=1.8mol,乙中氢气为1.5mol,小于1.8mol,则乙容器中反应进行的方向是逆向,
故答案为:逆向;
②甲、乙是完全等效平衡,平衡时NH3的体积分数相等,丙相当于在甲平衡的基础上,再加入1molN2、3molH2,压强增大平衡向正反应方向移动,氨气的体积分数增大,故体积分数:丙>甲=乙,
故答案为:丙>甲=乙;
(5)①合成氨的反应为放热反应,反应温度越高,越不利于反应正向进行,曲线m的氨气的物质的量分数最高,其反应温度对应相对最低,所以m曲线对应温度为150°C,
故答案为:m;
②平衡常数与温度有关,与其他条件无关,温度相同时平衡常数相同,反应是放热反应,温度越高平衡常数越小,则A、B、C点平衡常数K的大小关系是K(B)=K(C)<K(A),故答案为:K(B)=K(C)<K(A);
③若B点时c(NH3)=0.6mol•L-1,氨气体积分数为60%,设氮气物质的量浓度为x,则氢气物质的量浓度为3x,则:
                 N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始浓度(mol/L):x      3x         0
变化浓度(mol/L):0.3    0.9       0.6
平衡浓度(mol/L):x-0.3  3x-0.9    0.6
所以$\frac{0.6}{4x-0.6}$=60%,解得x=0.4,平衡常数K=$\frac{c(N{{H}_{4}}^{+})c(O{H}^{-})}{c(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}$=$\frac{0.{6}^{2}}{0.3×0.{3}^{3}}$≈44.4,
故答案为:44.4;

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象等,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力,题目难度中等.

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(2)装置B用冰水浴的原因是常温下二氧化氯为气态,用冰水将其冷凝为液态,以防爆炸.
(3)实验过程中,装置C的溶液中除了会产生少量Na2CO3外还会生成等物质的量的另外两种钠盐,其中一种为
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20.有机物PAS-Na是一种治疗肺结核药物的有效成分,有机物G是一种食用香料,以甲苯为原料合成这两种物质的路线如图:

已知:
①(R-CH3或-H)
②$\stackrel{Fe/HCl}{→}$
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回答下列问题:
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(2)F中含氧官能团的名称是醛基;试剂a的结构简式为.
(3)写出由A生成B的化学方程式:.
(4)质谱图显示试剂b的相对分子质量为58,分子中不含甲基,且为链状结构,写出肉桂酸与试剂b生成G的化学方程式:.
(5)当试剂d过量时,可以选用的试剂d是a(填字母序号).
a.NaHCO3b.NaOH   c.Na2CO3
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7.根据题给信息,完成下列各小题:
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