Question

【題目】氮元素能夠形成多種化合物。請回答下列問題：

(1)連氨(N2H4)常溫下為液態，在空氣中迅速完成燃燒生成N2，同時放出大量熱，可作導彈、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水的熱化學方程式為______。

(2)工業上利用氨氣生產氫氰酸(HCN)的反應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)發生上述反應，4min達到平衡時，測得CH4的轉化率為。0-4min內，用H2表示的該反應速率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)，其平衡常數的表達式為K穩=______。

②常溫下，K穩[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反應AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化學平衡常數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的電極反應式為______。

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

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
蓋斯定律計算①×2-②得到N2H4(l)在空氣燃燒生成液態水的熱化學方程式；

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

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

(4)陽極發生氧化反應，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，使其轉化為無害氣體N2，同時有SO42-生成，結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，

蓋斯定律計算①×2-②得到N2H4(l)在空氣燃燒生成液態水的熱化學方程式：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)發生上述反應，4min達到平衡時，測得CH4的轉化率為66.67%．反應的甲烷物質的量=1mol×66.67%=mol，CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)計算得到生成氫氣物質的量=mol×3=2mol，0～4min內，用H2表示的該反應速率v(H2)==0.25ol/(Lmin)，

平衡常數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，此時濃度商Qc==2.4＜K=3，平衡正向進行，v正＞v逆；

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

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

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