Question

【題目】含氮化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要作用。

（1）氨和N2H4是兩種常見的氮?dú)浠�合物。已知�?/span>

4NH3（g）+3O2（g）2N2（g）+6H2O（g）△H1=-541.8kJ·mol-1

N2H4（g）+O2（g）N2（g）+2H2O（g）△H2=-534kJ·mol-1

則NH3（g）和O2（g）制取N2H4（g）的熱化學(xué)方程式為_______________

（2）二氧化氮在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng)：

NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g） △H=-42kJ·mol-1

在體積為2L的恒容密閉容器中充入SO2（g）和NO2（g），實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)編號	溫度	起始物質(zhì)的量/mol		平衡時物質(zhì)的量/mol
		n（SO2）	n（NO2）	n（NO）
甲	T1	4	2	0.8
乙	T2	2	4	0.6
丙	T1	2	1	a

①在實(shí)驗(yàn)甲中，若2min時測得放出的熱量是8.4kJ，該溫度下的平衡常數(shù)為_______（保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）

②由表中數(shù)據(jù)可推知T1_____T2（填“﹥“＜”或“=”）

③實(shí)驗(yàn)丙中，達(dá)到平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為_______

（3）使用間接電化學(xué)法可以處理煤煙氣中的NO，反應(yīng)原理如下圖所示，已知電解池溶液的pH在4-7之間，寫出陰極的電極反應(yīng)式____________________。

Answer 1

【答案】 4NH3（g）+ O2（g） 2N2H4（g）+2H2O（g） △H=526.2kJmol-1 0.17 ＜ 40% 2HSO3-+ 2e-+2H+==S2O42-+2H2O

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，圖表數(shù)據(jù)的分析，電解池中電極反應(yīng)式的書寫。

（1）將反應(yīng)編號：

4NH3（g）+3O2（g）2N2（g）+6H2O（g）△H1=-541.8kJ·mol-1（①式）

N2H4（g）+O2（g）N2（g）+2H2O（g）△H2=-534kJ·mol-1（②式）

應(yīng)用蓋斯定律，①式-②式2，得4NH3（g）+O2（g）2N2H4（g）+2H2O（g）ΔH=（-541.8kJ/mol）-（-534kJ/mol）2=526.2kJ/mol，則NH3（g）和O2（g）制取N2H4（g）的熱化學(xué)方程式為：4NH3（g）+O2（g）2N2H4（g）+2H2O（g）ΔH=526.2kJ/mol。

（2）①用三段式，NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）

c（起始）（mol/L）1 2 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L）0.4 0.4 0.4 0.4

c（平衡）（mol/L）0.6 1.6 0.4 0.82=0.4

該溫度下的平衡常數(shù)為=0.17。

②若在T1溫度下，甲中起始加入2molSO2和4molNO2，根據(jù)該反應(yīng)的特點(diǎn)可判斷平衡時NO物質(zhì)的量為0.8mol；T2溫度下，乙中起始加入2molSO2和4molNO2，平衡時NO物質(zhì)的量為0.6mol0.8mol，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則T1T2。

③丙和甲中溫度相同，丙中起始SO2、NO2物質(zhì)的量為甲中的一半，丙相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上將體積擴(kuò)大為原來的兩倍，減小壓強(qiáng)，平衡不移動，丙中NO2的轉(zhuǎn)化率與甲中相同，甲中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為100%=40%，則丙中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%。

（3）根據(jù)圖中物質(zhì)的流向，左邊Pt電極上HSO3-轉(zhuǎn)化成S2O42-，S元素的化合價從HSO3-中的+4價降為S2O42-中的+3價，左邊Pt電極為陰極，陰極電極反應(yīng)為2HSO3-+2e-→S2O42-，結(jié)合溶液的pH在4~7之間，原子守恒和電荷守恒，陰極電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O。吸收池中的反應(yīng)為：2S2O42-+2NO+2H2O=4HSO3-+N2。