Question

【題目】氮元素能夠形成多種化合物。請(qǐng)回答下列問題：

(1)連氨(N2H4)常溫下為液態(tài)，在空氣中迅速完成燃燒生成N2，同時(shí)放出大量熱，可作導(dǎo)彈、宇航飛船、火箭的燃料。

已知：H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJmol-1

N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2=+50.6kJmol-1

則N2H4(l)在空氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為______。

(2)工業(yè)上利用氨氣生產(chǎn)氫氰酸(HCN)的反應(yīng)CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)△H＞0。一定溫度下，向2L恒容容器中充入1molCH4(g)和2molNH3(g)發(fā)生上述反應(yīng)，4min達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得CH4的轉(zhuǎn)化率為。0-4min內(nèi)，用H2表示的該反應(yīng)速率v(H2)=______。

保持溫度和容積不變，再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2，此時(shí)v正______v逆(選填“＞”“＜”或“=”)。

(3)NH3能夠形成Ag(NH3)2+。

①溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)，其平衡常數(shù)的表達(dá)式為K穩(wěn)=______。

②常溫下，K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反應(yīng)AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.936×10-3，則Ksp(AgCl)=______。

(4)硫氧化物和氮氧化物是常見的大氣污染物，利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2。

①電極A的電極反應(yīng)式為______。

②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時(shí)有SO32-生成。該反應(yīng)離子方程式為______。

Answer 1

【答案】N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-622.2kJ/mol 0.25mol/(Lmin) ＞ 1.76×10-10 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 2NO2+8OH-+4S2O42-=N2+8SO32-+4H2O

【解析】

(1)已知：①H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJmol-1

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2=+50.6kJ/mol
蓋斯定律計(jì)算①×2-②得到N2H4(l)在空氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；

(2)①CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)△H>0，計(jì)算甲烷反應(yīng)的物質(zhì)的量，通過化學(xué)方程式三行計(jì)算列式得到計(jì)算生成氫氣物質(zhì)的量，反應(yīng)速率v(H2)=，計(jì)算平衡常數(shù)，保持溫度和容積不變，再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2，計(jì)算此時(shí)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；

(3)溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag( NH3)2+(aq )時(shí)，平衡常數(shù)K=；常溫下，K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反應(yīng)AgCl (s)+2NH3(aq)Ag( NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.936×10-3，結(jié)合平衡常數(shù)K==×=Ksp(AgCl)K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]；

(4)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極上是二氧化硫被氧化為硫酸根，A為陽極，在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體N2，同時(shí)有SO42-生成，結(jié)合電話守恒電子守恒和原子守恒寫出離子方程式。

(1)已知：①H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJmol-1，

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2=+50.6kJ/mol，

蓋斯定律計(jì)算①×2-②得到N2H4(l)在空氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-622.2kJ/mol；

(2)①一定溫度下，向2L恒容容器中充入1mol CH4(g)和2mol NH3(g)發(fā)生上述反應(yīng)，4min達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得CH4的轉(zhuǎn)化率為66.67%．反應(yīng)的甲烷物質(zhì)的量=1mol×66.67%=mol，CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)計(jì)算得到生成氫氣物質(zhì)的量=mol×3=2mol，0～4min內(nèi)，用H2表示的該反應(yīng)速率v(H2)==0.25ol/(Lmin)，

平衡常數(shù)K= =3，保持溫度和容積不變，再句平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2，此時(shí)濃度商Qc==2.4＜K=3，平衡正向進(jìn)行，v正＞v逆；

(3)溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)═Ag( NH3)2+(aq )時(shí)，平衡常數(shù)K=；常溫下，K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反應(yīng)AgCl (s)+2NH3(aq)Ag( NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.936×10-3，結(jié)合平衡常數(shù)K==×=Ksp(AgCl)K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]=1.936×10-3，Ksp(AgCl)==1.76×10-10；

(4)①A為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極上是二氧化硫被氧化為硫酸根，陽極電極反應(yīng)式為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；

②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體N2，同時(shí)有SO32-生成，該應(yīng)的離子方程式為：2NO2+8OH-+4S2O42-=N2+8SO32-+4H2O。