Question

【題目】元素周期表中常見非金屬元素形成的化合物與新能源和新環境問題密切相關。

（1）我國于2016年10月17日由長征號FY11運載火箭發射神舟十號飛船，其推力能量主要是壓縮成液體燃料(CH3)2N-NH2和氧化劑N2O4，該燃料組燃燒后產生巨大能量，釋放產物為無毒無害的氣體。298K時，10g燃料完全燃燒釋放的能量為425kJ，請寫出該反應的熱化學方程式

_____________。

（2）二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物（PM2.5 等）這三項是霧霾主要組成。其中炭還原法處理氮氧化物是一種方法。T℃時反應C(s）+2NO(g）N2(g) + CO2(g)，反應始終從反應物投料開始，測定各時間點的物質濃度圖像如下：

① 第一次平衡前，CO2的平均反應速率v (CO2）=____________；

② 若反應在T℃進行，只改變起始反應物投料，某時刻測得C(NO)=4 mol/L， C(N2) =4mol/L，則此時V(正)_____V(逆)（填“>”、“<”或“=”) ；

③ 根據圖像判斷，40min時改變的條件可能是__________；

A．恒壓條件下通入NO； B．升高溫度； C.(恒容條件)通入NO； D．壓縮體積；

E．恒壓時加入活性炭； F．使用新型催化劑。

（3）新能源應用探索中，可以用下圖裝置于凈化處理廁所排放廢水中的尿素（H2NCONH2)，同時產生電能。請寫出負極電極反應式：_____________；

（4）工業上使用氨堿吸收SO2，然后使之轉化成NH4HSO4，可作分析試劑使用，現用0.1mol/LKOH來滴定100mL0.1mol/L NH4HSO4，反應過程的滴定曲線如下圖：

已知：常溫時NH3·H2O的電離常數K=1.8×10-5，忽略溶液混合后體積變化，請根據圖中給出的5個點的字母回答相關問題。

①滴定過程中以上5個點中，_________點水電離程度最��；

②滴定過程中Z點溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是_________；

③滴定過程中M點的pH大約是（填整數）___________。

Answer 1

【答案】 C2H8N2(l)＋2N2O4(l)＝2CO2(g)＋3N2 (g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol 0.05mol·L-1·min-1 > D H2NCONH2+H2O﹣6e﹣═CO2+N2+6H+ X C(K+)>C(SO42- )>C(NH4+)>C(H+)=C(OH-) 9

【解析】（1）10g燃料是10g÷60g/mol＝1/6mol，完全燃燒釋放的能量為425kJ，則1mol完全燃燒放熱是425kJ×6＝2550kJ，因此該反應的熱化學方程式為C2H8N2(l)＋2N2O4(l)＝2CO2(g)＋3N2 (g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ/mol。（2）①根據圖像可知第一次平衡時消耗NO是3mol/L，根據方程式可知生成CO2是1.5mol/L，所以第一次平衡前，CO2的平均反應速率v (CO2）=1.5mol/L÷30min＝0.05mol·L-1·min-1；②平衡時NO、氮氣和二氧化碳的濃度分別是1mol/L、1.5mol/L、1.5mol/L，所以平衡常數K＝；若反應在T℃進行，只改變起始反應物投料，某時刻測得c(NO)=4mol/L，c(N2)=4mol/L，根據方程式可知二氧化碳是4mol/L，則濃度熵＝＜2.25，所以此時V(正)＞V(逆)；③根據圖像判斷，40min時NO濃度瞬間變大，但平衡不移動，由于反應前后體積不變，所以改變的條件可能是壓縮體積，答案選D。（3）負極是尿素失去電子，則電極反應式為H2NCONH2+H2O﹣6e﹣＝CO2+N2+6H+；（4）①X、Y、Z、M、N五個點中X點是100mL0.1mol/L NH4HSO4溶液的pH，銨根離子水解顯酸性，電離出的氫離子對水解起到抑制作用，N點是恰好反應時，所以X點水電離程度最小；②Z點溶液呈中性，即溶液含有（NH4）2SO4、K2SO4、NH3H2O三種成分，Y點時c（K+）=c（SO42-），Z點時c（K+）＞c（SO42-），根據N元素與S元素的關系，可以得出c(SO42-)＞c(NH4+)，故c(K+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(H+)=c(OH-)；③滴定過程中M點加入氫氧化鉀是150mL，溶液中一水合氨和銨根的濃度相等，所以根據常溫時NH3·H2O的電離常數K=1.8×10-5，溶液中氫氧根濃度是1.8×10-5mol/L，所以氫離子濃度約是10－9mol/L，則pH＝9。