Question

18．氮及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有廣泛應(yīng)用．回答下列問(wèn)題：
（1）氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，可用作保護(hù)氣．請(qǐng)用電子式表示氮?dú)獾男纬蛇^(guò)程：．
（2）聯(lián)氨（N₂H₄）是一種還原劑．已知：H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol．試結(jié)合下表數(shù)據(jù)，寫(xiě)出N₂H₄ （g）燃燒熱的熱化學(xué)方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol．

化學(xué)鍵	N-H	N-N	N═N	N≡N	O═O	O-H
鍵能（kJ/mol）	390.8	193	418	946	497.3	462.8

（3）KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物．將AgI溶于KCN溶液中，形成穩(wěn)定的Ag（CN）₂^-，該轉(zhuǎn)化的離子方程式為：AgI（s）+2CN^-（aq）Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）．若已知K_sp（AgI）=1.5×10^-16，K_穩(wěn)[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹，則上述轉(zhuǎn)化方程式的平衡常數(shù)K=1.5×10⁵．（提示：K_穩(wěn)越大，表示該化合物越穩(wěn)定）
（4）氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸．該反應(yīng)可設(shè)計(jì)成新型電池，試寫(xiě)出堿性環(huán)境下，該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O．
（5）將某濃度的NO₂氣體充入一恒容絕熱容器中，發(fā)生反應(yīng)2NO₂?N₂O₄其相關(guān)圖象如圖．
①0～3s時(shí)v（NO₂）增大的原因是容器為絕熱體系，該反應(yīng)正向進(jìn)行放熱，體系溫度升高，v（NO₂）增大．
②5s時(shí)NO₂轉(zhuǎn)化率為75%．

Answer 1

分析 （1）氮?dú)夂�有共價(jià)鍵，兩個(gè)氮原子通過(guò)共用3對(duì)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）根據(jù)肼燃燒的方程式N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g），結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂、新鍵的形成來(lái)分析反應(yīng)吸收和放出的熱量，而△H=吸收的熱量-放出的熱量，然后根據(jù)H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol來(lái)分析；
（3）KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物．將AgI溶于KCN溶液中，形成穩(wěn)定的Ag（CN）₂^-和I^-，據(jù)此寫(xiě)出離子方程式；而此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）•c（I{\;}^{-}）}{c（CN{\;}^{-}）{\;}^{2}}$，然后根據(jù)Ksp（AgI）=1.5×10^-16，K_穩(wěn)[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹來(lái)分析；
（4）氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸．在此反應(yīng)中，氨氣被氧化為NO在負(fù)極放電，結(jié)合環(huán)境為堿性分析；
（5）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在絕熱恒容容器中，反應(yīng)進(jìn)行熱量升高，反應(yīng)速率增大；
②分析圖象5s二氧化氮變化濃度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）氮?dú)夂�有共價(jià)鍵，兩個(gè)氮原子通過(guò)共用3對(duì)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氮?dú)夥肿拥男纬蛇^(guò)程用電子式表示為：；
故答案為：；
（2）肼的燃燒反應(yīng)為：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）
吸收能量：（4×390.8+193）KJ  497.3KJ 釋放能量：946KJ     462.8×4KJ
故△H=（4×390.8+193）KJ/mol+497.3KJ/mol-946KJ/mol-462.8×4KJ/mol=-543.7KJ/mol，故可知熱化學(xué)方程式為：
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543.7KJ/mol   ①
而H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol  ②
將①-②×2可知：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol；
故答案為：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol；
（3））KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物．將AgI溶于KCN溶液中，形成穩(wěn)定的Ag（CN）₂^-和I^-，據(jù)此寫(xiě)出離子方程式為：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）；
而此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）•c（I{\;}^{-}）}{c（CN{\;}^{-}）{\;}^{2}}$，
而Ksp（AgI）=1.5×10^-16=c（Ag⁺）•c（I^-） ①
K_穩(wěn)[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹=$\frac{c（Ag{\;}^{+}）•{c}^{2}（CN{\;}^{-}）}{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）}$ ②
將$\frac{①}{②}$可得此反應(yīng)的平衡常數(shù)，故K=K=$\frac{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）•c（I{\;}^{-}）}{c（CN{\;}^{-}）{\;}^{2}}$=$\frac{Ksp（AgI）}{K穩(wěn)[Ag（CN）_{2}{\;}^{-}]}$=$\frac{1.5×10{\;}^{-16}}{1.0×10{\;}^{21}}$=1.5×10^-37，
故答案為：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）；1.5×10^-37；
（4）氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸．在此反應(yīng)中，氨氣被氧化為NO在負(fù)極放電，結(jié)合環(huán)境為堿性可知電極反應(yīng)為：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O，
故答案為：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O；
（5）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在絕熱恒容容器中，反應(yīng)進(jìn)行熱量升高，反應(yīng)速率增大，隨反應(yīng)進(jìn)行二氧化氮濃度減小，反應(yīng)為達(dá)到平衡，0-3s時(shí)v（NO₂）增大是由于體系溫度升高，
故答案為：容器為絕熱體系，該反應(yīng)正向進(jìn)行放熱，體系溫度升高，v（NO₂）增大；
②分析圖象5s二氧化氮變化濃度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{起始量}$×100%=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%，
故答案為：75%．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了電子式、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，平衡常數(shù)、應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算分析，側(cè)重考查學(xué)生分析能力和計(jì)算能力，準(zhǔn)確把握題干中圖象含義是解題關(guān)鍵，題目難度較大．