Question

6．氮和硫的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中具有重要應用．請回答下列問題：
（1）航天領域中常用N₂H₄作為火箭發(fā)射的助燃劑．N₂H₄與氨氣相似，是一種堿性氣體，易溶于水，生成弱堿N₂H₄•H₂O．用電離方程式表示N₂H₄•H₂O顯堿性的原因N₂H₄•H₂0?N₂H₅⁺+OH^-．
（2）在恒溫條件下，1mol NO₂和足量C發(fā)生反應：2NO₂（g）+2C（s）?N₂（g）+2CO₂（g），測得平衡時NO₂和CO₂的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關系如圖1所示：

①A、B兩點的濃度平衡常數(shù)關系：K_c（A）=K_c（B）（填“＜”或“＞”或“=”）．
②A、B、C三點中NO₂的轉(zhuǎn)化率最高的是A（填“A”或“B”或“C”）點．
③計算C點時該反應的壓強平衡常數(shù)K_p=2 MPa（列出表達式并計算結(jié)果．K_p是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）．
（3）亞硝酸的電離平衡常數(shù)Ka=5.1×10 ^-4（298K）．它的性質(zhì)和硝酸很類似．
①已知298K 時，H₂CO₃的K_a1=4.2×10^-7；K_a2=5.61×10^-11．向含有2mol碳酸鈉的溶液中加入1mol的HNO₂后，則溶液中CO₃^2-、HCO₃^-和NO₂^-的離子濃度由大到小是[HCO₃^-]＞[NO₂^-]＞[CO₃^2-]．
②將10mL0.1mol/L的亞硝酸溶液加入到10mL0.1mol/L氨水（已知在25℃時，一水合氨的K_i=1.8×10^-5）中，最后所得溶液為酸性（填“酸性”、“堿性”或者“中性”）．
（4）一種煤炭脫硫技術可以把硫元素以CaSO₄的形成固定下來，但產(chǎn)生的CO又會與CaSO₄發(fā)生化學反應，相關的熱化學方程式如下：
①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△H=+210.5kJ•mol^-1
②CaSO₄（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO₂（g）△H=-189.2kJ•mol^-1
反應CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=-399.7kJ•mol^-1；
（5）H₂S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸，25℃時，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中，通人HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH，溶液pH與c（S^2-）關系如圖2所示（忽略溶液體積的變化、H₂S的揮發(fā)）．
①pH=13時，溶液中的c（H₂S）+c（HS^-）=0.043mol•L^-1；
②某溶液含0.010mol•L^-1Fe²⁺和0.10mol•L^-1H₂S，當溶液pH=2時，F(xiàn)e²⁺開始沉淀．【已知：K_SP（FeS）】=1.4×10^-19．

Answer 1

分析 （1）N₂H₄結(jié)合H₂O電離的氫離子使溶液呈堿性；
（2）①平衡常數(shù)只受溫度影響，據(jù)此判斷；
②增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動；
③在C點時，二氧化碳與二氧化氮的濃度相等，根據(jù)反應2NO₂（g）+2C（s）?N₂（g）+2CO₂（g），可知氮氣的濃度為二氧化碳的一半，據(jù)此確定各成份氣體的體積分數(shù)，進而確定反應的壓強平衡常數(shù)K_p；
（3）①弱酸電離常數(shù)越大，酸性越強，其酸根離子水解程度越��；
②亞硝酸的電離程度大于一水合氨的電離程度，銨根離子的水解程度大于亞硝酸根離子的程度；
（4）利用蓋斯定律將②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）反應熱；
（5）①pH=13時，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據(jù)硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，由此求出硫離子的濃度，結(jié)合圖象得出此時的pH；

解答 解：（1）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子，電離方程式為N₂H₄•H₂0?N₂H₅⁺+OH^-，
故答案為：N₂H₄•H₂0?N₂H₅⁺+OH^-；
（2）①平衡常數(shù)只受溫度影響，所以K_c（A）=K_c（B） ，
故答案為：K_c（A）=K_c（B）；
②增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，該反應的正反應是氣體體積增大的反應，所以A、B、C三點中NO₂的轉(zhuǎn)化率最高的是A點，
故答案為：A；
③在C點時，二氧化碳與二氧化氮的濃度相等，根據(jù)反應2NO₂（g）+2C（s）?N₂（g）+2CO₂（g），可知氮氣的濃度為二氧化碳的一半，所以混合氣體中CO₂的體積分數(shù)為$\frac{2}{5}$，NO₂的體積分數(shù)$\frac{2}{5}$，N₂的體積分數(shù)$\frac{1}{5}$，所以反應的壓強平衡常數(shù)K_p=$\frac{{p}^{2}（CO{\;}_{2}）p（{N}_{2}）}{{p}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{（10×\frac{2}{5}）^{2}×10×\frac{1}{5}}{（{10×\frac{2}{5}）}^{2}}$MPa=2MPa，
故答案為：2 MPa；
（3）①由亞硝酸的電離平衡常數(shù)Ki=5.1×10 ^-4，H₂CO₃的K_i1=4.2×10^-7，K_i2=5.61×10^-11，可判斷水解程度大小順序為CO₃^2-＞NO₂^-，水解生成HCO₃^-，所以溶液中CO₃^2-離子、HCO₃^-離子和NO₂^-離子的濃度大小關系為[HCO₃^-]＞[NO₂^-]＞[CO₃^2-]，
故答案為：[HCO₃^-]＞[NO₂^-]＞[CO₃^2-]；
②已知在25℃時，一水合氨的K_i=1.8×10^-5，亞硝酸的電離平衡常數(shù)Ki=5.1×10 ^-4，所以亞硝酸的電離程度大于一水合氨的電離程度，則銨根離子的水解程度大于亞硝酸根離子的程度，根據(jù)越弱越水解，銨根離子的水解程度大，所以最后所得溶液為酸性，
故答案為：酸性；
（4）利用蓋斯定律將②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=4×（-47.3kJ•mol^-1）-（210.5kJ•mol^-1）=-399.7kJ•mol^-1，
故答案為：-399.7；
（5）①根據(jù)溶液pH與c（S^2-）關系圖pH=13時，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據(jù)硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-5.7×10^-2=0.043mol/L，
故答案為：0.043；
②當Qc=K_sp（FeS）時開始沉淀，所以c（S^2-）=$\frac{Ksp（FeS）}{c（Fe{\;}^{2+}）}$=$\frac{1.4×10{\;}^{-19}}{0.01}$mol/L=1.4×10^-17mol/L，結(jié)合圖象得出此時的pH=2，所以pH=2時亞鐵離子開始沉淀，
故答案為：2．

點評 本題考查物質(zhì)弱電解質(zhì)的電離、化學平衡、鹽類的水解、沉淀的溶解平衡等，掌握平衡移動原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有扎實的基礎與分析問題、解決問題的能力．