Question

15．氮及其化合物在生活、生產(chǎn)和科技等方面有重要的應(yīng)用．砷位于周期表中的第四周期，與氮元素屬同一主族元素，其廣泛分布與自然界．試回答下列問題：
（1）砷的氣態(tài)氫化物的電子式為．
（2）氨和聯(lián)氨（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，制備聯(lián)氨可用丙酮做催化劑，將次氯酸鈉與氨氣反應(yīng)，該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2：1，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O．
（3）砷的常見酸性氧化物有As₂O₃和As₂O₅，請根據(jù)圖相關(guān)信息寫出As₂O₅分解為As₂O₃的熱化學(xué)方程式：As₂O₅（s）=As₂O₃（s）+O₂（g）△H=+295.4 kJ•mol^-1．

（4）直接供氨式堿性燃料電池的電池反應(yīng)式為4NH₂+3O₂=2N₂+6H₂O，電解質(zhì)溶液一般使用氫氧化鉀溶液，則負(fù)極電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（5）氨氣和二氧化碳在120℃，催化劑作用下反應(yīng)生成尿素：CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O（g），在密閉反應(yīng)容器中，混合氣體中氨氣的含量變化關(guān)系如圖所示，，則氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率是75%．
（6）將一定量的NH₂COONH₄（s）置于恒溫密閉容器中，NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），其分解達(dá)到平衡狀態(tài)時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=c²（NH₃）•c（CO₂）．
（7）在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO（g）+O_2（g）?2NO₂（g）△H＞0，該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如圖所示，若t₂、t₄時刻只改變一個條件，下列說法正確的是ab（填序號）

a．在t₁-t₂時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
b．在t₂時，采取的措施可以是升高溫度
c．在t₃-t₄時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
d．在t₅時，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)是整個過程中的最大值．

Answer 1

分析 （1）AsH₃中As原子與H原子之間形成1對共用電子對；
（2）次氯酸鈉與氨氣反應(yīng)生成N₂H₄，反應(yīng)中N元素化合價升高，NH₃為還原劑，則NaClO為氧化劑，反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2：1，設(shè)Cl元素在還原產(chǎn)物中化合價為a，則2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故還原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成；
（3）由圖象可知，As₂O₅分解為As₂O₃需要吸收的熱量，1molAs₂O₅分解的焓變△H=-619.2kJ/mol-（-914.6kJ/mol）=+295.4 kJ•mol^-1，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成氮氣與水；
（5）由圖可知，開始時氨氣體積分?jǐn)?shù)為50%，則開始氨氣與二氧化碳的物質(zhì)的量相等，設(shè)氨氣、二氧化碳均為1mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的氨氣為xmol，由方程式可知平衡時混合氣體減少物質(zhì)的量等于氨氣物質(zhì)的量，再根據(jù)平衡氨氣的體積分?jǐn)?shù)為20%列方程計算解答；
（6）學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（7）a．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，壓強(qiáng)保持不變說明到達(dá)平衡；
b．在t₂時，正逆反應(yīng)速率都增大，且平衡正向移動，結(jié)合正反應(yīng)為氫氣體積減小的吸熱反應(yīng)分析解答；
c．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變；
d．t₂時平衡正向移動，t₄時減小了生成物濃度，平衡正向移動，反應(yīng)物濃度相應(yīng)減小，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃～t₄時最大．

解答 解：（1）AsH₃中As原子與H原子之間形成1對共用電子對，電子式為，故答案為：；
（2）次氯酸鈉與氨氣反應(yīng)生成N₂H₄，反應(yīng)中N元素化合價升高，NH₃為還原劑，則NaClO為氧化劑，反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2：1，設(shè)Cl元素在還原產(chǎn)物中化合價為a，則2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故還原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成，反應(yīng)方程式為NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案為：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）由圖象可知，As₂O₅分解為As₂O₃需要吸收的熱量，1molAs₂O₅分解的焓變△H=-619.2kJ/mol-（-914.6kJ/mol）=+295.4 kJ•mol^-1，則熱化學(xué)方程式As₂O₅（s）=As₂O₃（s）+O₂（g）△H=+295.4 kJ•mol^-1，
故答案為：As₂O₅（s）=As₂O₃（s）+O₂（g）△H=+295.4 kJ•mol^-1；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成氮氣與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（5）由圖可知，開始時氨氣體積分?jǐn)?shù)為50%，則開始氨氣與二氧化碳的物質(zhì)的量相等，設(shè)氨氣、二氧化碳均為1mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的氨氣為xmol，由方程式CO₂（g）+2NH₃（g）?（NH₂）₂CO（s）+H₂O可知，平衡時混合氣體減少物質(zhì)的量等于氨氣物質(zhì)的量，故平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為（2-x）mol，平衡時氨氣為（1-x）mol，則$\frac{（1-x）mol}{（2-x）mol}$=20%，解得x=0.75，故氨氣轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.75mol}{1mol}$×100%=75%，
故答案為：75%；
（6）可逆反應(yīng)NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=c²（NH₃）•c（CO₂），故答案為：K=c²（NH₃）•c（CO₂）；
（7）a．2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變，說反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．在t₂時，正逆反應(yīng)速率都增大，且平衡正向移動，由于正反應(yīng)為氫氣體積減小的吸熱反應(yīng)，可能是升高溫度，或增大壓強(qiáng)，故b正確；
c．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變，故c錯誤；
d．t₂時平衡正向移動，t₄時減小了生成物濃度，平衡正向移動，反應(yīng)物濃度相應(yīng)減小，所以容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃～t₄時最大，故d錯誤，
故選：ab．

點評 題目比較綜合，屬于拼合型題目，涉及化學(xué)平衡計算與影響因素、平衡圖象、平衡常數(shù)、原電池、熱化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)、電子式等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)．