Question

【題目】氮和碳的化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。

（1）①氯胺（NH2Cl）的電子式為_______________。

②NH2Cl與水反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，可作長效緩釋消毒劑，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。

（2）用焦炭還原NO的反應(yīng)為：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容積均為1L的甲、乙、丙三個(gè)恒容恒溫（反應(yīng)溫度分別為400℃、400℃、T℃）容器中分別加入足量的焦炭和一定量的NO，測得各容器中n（NO）隨反應(yīng)時(shí)間t的變化情況如下表所示：

t/min	0	40	80	120	160
n（NO）（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n（NO）（乙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n（NO）（丙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①該反應(yīng)為_______________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

②乙容器在200min達(dá)到平衡狀態(tài)，則0～200min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)=___________。

（3）用焦炭還原NO2的反應(yīng)為：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1mol NO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如下圖所示：

①A、B兩點(diǎn)的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc（A）_____Kc（B）（填“＜”或“＞”或“=”）。

②A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是__________（填“A”或“B”或“C”）點(diǎn)。

③計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp（C）=________（Kp是用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)）。

（4）最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法可以處理高濃度乙醛廢水。原理：使用惰性電極電解，乙醛分別在陰、陽極轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸，總反應(yīng)為：2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。實(shí)驗(yàn)室中，以一定濃度的乙醛-Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如下圖所示：

①試寫出電解過程中，陰極的電極反應(yīng)式：_________________________。

②在實(shí)際處理過程中，當(dāng)電路中I=50A時(shí)，10min處理乙醛8.8g，則電流效率為__（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字，每個(gè)電子的電量為1.6×10-19C，電流效率=實(shí)際反應(yīng)所需電量/電路中通過電量×100%）。

Answer 1

【答案】 NH2Cl+H2ONH3+HClO 放熱 0.003molL﹣1min﹣1 = A 2MPa CH3CHO+2e-+2H+=CH3CH2OH 64.2%±0.1%

【解析】

根據(jù)化學(xué)鍵的類型書寫電子式；根據(jù)圖表數(shù)據(jù)及運(yùn)用三段式法進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；根據(jù)電解原理分析解答并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

(1)①氯胺(NH2Cl)為共價(jià)化合物，電子式為；

②NH2Cl與水反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，可作長效緩釋消毒劑，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH2Cl+H2ONH3+HClO，故答案為：；NH2Cl+H2ONH3+HClO；

(2)①根據(jù)比較甲容器和丙容器中的數(shù)據(jù)，丙容器中先達(dá)到平衡，則說明丙容器中溫度高，平衡時(shí)丙容器中NO的物質(zhì)的量高于甲容器，說明溫度升高平衡向逆方向移動(dòng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；

②根據(jù)2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，前后氣體體積不變，相同溫度下，甲與乙為等效平衡，故乙平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為甲平衡時(shí)的一半，即為0.4mol，則0200min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)==0.003molL﹣1min﹣1，故答案為：放熱；0.003molL﹣1min﹣1；

(3)①A、B兩點(diǎn)的溫度相同，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)=Kc(B)，故答案為：=；

②2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，故A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是A點(diǎn)，故答案為：A；

③設(shè)生成二氧化碳2xmol，列三段式：

2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)

起始物質(zhì)的量（mol） 1 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量（mol） 2x x 2x

平衡物質(zhì)的量（mol） 1－2x x 2x

C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2濃度相等，則1－2x=2x，解得：x=0.25，因C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2濃度相等，則NO2和CO2的分壓也相等，即Kp(NO2)=Kp(CO2)，Kp(C)=(Kp2(CO2)Kp(N2))/Kp2(NO2)=Kp(N2)=10MPa×0.25/(0.5+0.25+0.5)=2MPa，故答案為：2MPa。

(4)①陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，即乙醛得電子轉(zhuǎn)化為乙醇，因此陰極的電極反應(yīng)式為：CH3CHO+2e-+2H+＝CH3CH2OH；

②8.8g乙醛是0.2mol，實(shí)際轉(zhuǎn)移0.2mol電子。當(dāng)電路中I=50A時(shí)，經(jīng)過10min時(shí)通過電子的物質(zhì)的量是≈0.3115mol，因此電流效率為×100%≈64.2%，故答案為：CH3CHO+2e-+2H+＝CH3CH2OH；64.2%±0.1%；