Question

【題目】C、N、S和Cl元素的單質(zhì)及化合物在工業(yè)生產(chǎn)中的有效利用備受關(guān)注。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）已知：I.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(1) =2H2SO4(aq) △H1；

Ⅱ.Cl2(g)+H2O(1)HCl(aq)+HClO(aq) △H2；

Ⅲ.2HClO(aq) =2HCl(aq)+O2(g) △H3

SO2(g)+Cl2(g)+2H2O(1)=2HCl(aq)+H2SO4 (aq) △H4=__________(用含有△H1、△H2和△H3的代數(shù)式表示)。

（2）25℃時(shí)，H2SO3溶液中各含硫微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(δ)與溶液pH的變化關(guān)系如圖所示。

已知25℃時(shí)，NaHSO3的水溶液pH＜7，用圖中的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算解釋原因 ____________________。

（3）利用“ Na-CO2”電池將CO2變廢為寶。我國(guó)科研人員研制出的可充電“ Na-CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管（MWCNT）為電極材料，總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C。放電時(shí)該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖所示：

①放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為______。

②選用高氯酸鈉—四甘醇二甲醚做電解液的優(yōu)點(diǎn)是_______（至少寫(xiě)兩點(diǎn)）。

（4）氯氨是氯氣遇到氨氣反應(yīng)生成的一類(lèi)化合物，是常用的飲用水二級(jí)消毒劑，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2C1、NHC12和NC13)，副產(chǎn)物少于其它水消毒劑。

①一氯胺(NH2Cl)的電子式為_______。一氯胺是重要的水消毒劑，其原因是由于一氯胺在中性、酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生水解，生成具有強(qiáng)烈殺菌作用的物質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。

②在恒溫條件下，2molCl2和1molNH3發(fā)生反應(yīng)2Cl2(g)+NH3(g)NHCl2(l)+2HCl(g)，測(cè)得平衡時(shí)Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)= _______ (Kp是平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

Answer 1

【答案】（△H1+2△H2+△H3）/2 由圖中數(shù)據(jù)可以計(jì)算出Ka2(H2SO3)=10－7.2 ，Ka1(H2SO3)=10－1.9，所以HSO3—的水解常數(shù)是10－12.1，HSO3—電離程度大于水解程度，溶液顯酸性 3CO2+4Na++4e-═2Na2CO3+C 導(dǎo)電性好、與金屬鈉不反應(yīng)、難揮發(fā)等特點(diǎn) NH2Cl+H2O═NH3+HClO 0.5MPa-1

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)SO2(g)+Cl2(g)+2H2O(l)=2HCl(aq)+H2SO4(aq)是(Ⅰ+2×Ⅱ+Ⅲ)/2，那么△H4=（△H1+2△H2+△H3）/2；

（2）由圖中數(shù)據(jù)可以，求出H2SO3的Ka1和Ka2，；

同理，用pH=7.2的數(shù)據(jù)計(jì)算，可以得到Ka2=10-7.2，HSO3-既可以水解又可以電離，電離常數(shù)為Ka2，水解常數(shù)Kh=Kw/Ka1=10-14/10-1.9=10-12.1，水解大于電離，溶液呈酸性；

（3）根據(jù)總反應(yīng)方程式，正極是CO2得電子變成C，電極反應(yīng)式為3CO2+4Na++4e-═2Na2CO3+C；不選擇水做溶劑，而選擇有機(jī)物做溶劑，可以知道Na不和有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，此外可以根據(jù)，電解質(zhì)溶液的作用來(lái)答題，應(yīng)該要有導(dǎo)電性好，難揮發(fā)等等；

（4）①可以按照氨氣的電子式來(lái)寫(xiě)，一氯氨可以當(dāng)做氯代替氨氣中的一個(gè)H。電子式為；根據(jù)水解反應(yīng)的特點(diǎn)，要和水發(fā)生作用，一部分結(jié)合氫氧根，一部分結(jié)合氫離子，產(chǎn)生一種具有強(qiáng)烈殺菌的作用，應(yīng)該是次氯酸，可以寫(xiě)出來(lái)NH2Cl+H2O═NH3+HClO；②C點(diǎn)平衡時(shí)Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度相等，可以利用三段式列出式子，設(shè)轉(zhuǎn)化NH3物質(zhì)的量為x

2Cl2(g) + NH3 (g) NHCl2(l) + 2HCl(g)

開(kāi)始（mol） 2 1 0 0

轉(zhuǎn)換（mol） 2x x 2x

C點(diǎn)的平衡（mol） 2-2x 1-x 2x

則2-2x=2x，解得x=0.5mol，平衡時(shí)Cl2、NH3、HCl物質(zhì)的量依次為1mol、0.5mol、1mol，NHCl2為液體，計(jì)算壓強(qiáng)是不計(jì)入，氣體一共2.5mol，總壓為10MPa，可以Cl2、NH3、HCl分壓為4MPa、2MPa、4MPa；。

（1）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)SO2(g)+Cl2(g)+2H2O(l)=2HCl(aq)+H2SO4(aq)是(Ⅰ+2×Ⅱ+Ⅲ)/2，那么△H4=（△H1+2△H2+△H3）/2；

(2) 由圖中數(shù)據(jù)可以，求出H2SO3的Ka1和Ka2，；

同理，用pH=7.2的數(shù)據(jù)計(jì)算，可以得到Ka2=10-7.2，水解常數(shù)Kh=Kw/Ka1=10-14/10-1.9=10-12.1，水解大于電離，溶液呈酸性；

（3）根據(jù)總反應(yīng)方程式，正極是CO2得電子變成C，電極反應(yīng)式為3CO2+4Na++4e-═2Na2CO3+C；不選擇水做溶劑，而選擇有機(jī)物做溶劑，可以知道Na不和有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，此外可以根據(jù)，電解質(zhì)溶液的作用來(lái)答題，應(yīng)該要有導(dǎo)電性好，難揮發(fā)等等；

（4）①可以按照氨氣的電子式來(lái)寫(xiě)，一氯氨可以當(dāng)做氯代替氨氣中的一個(gè)H。電子式為；根據(jù)水解反應(yīng)的特點(diǎn)，要和水發(fā)生作用，一部分結(jié)合氫氧根，一部分結(jié)合氫離子，產(chǎn)生一種具有強(qiáng)烈殺菌的作用，應(yīng)該是次氯酸，可以寫(xiě)出來(lái)NH2Cl+H2O═NH3+HClO；②C點(diǎn)平衡時(shí)Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度相等，可以利用三段式列出式子，設(shè)轉(zhuǎn)化NH3物質(zhì)的量為x

2Cl2(g) + NH3 (g) NHCl2(l) + 2HCl(g)

開(kāi)始（mol） 2 1 0 0

轉(zhuǎn)換（mol） 2x x 2x

C點(diǎn)的平衡（mol） 2-2x 1-x 2x

則2-2x=2x，解得x=0.5mol，平衡時(shí)Cl2、NH3、HCl物質(zhì)的量依次為1mol、0.5mol、1mol，NHCl2為液體，計(jì)算壓強(qiáng)是不計(jì)入，氣體一共2.5mol，總壓為10MPa，可以Cl2、NH3、HCl分壓為4MPa、2MPa、4MPa；