Question

氮元素的化合物種類繁多，性質(zhì)也各不相同。

(1)NO2有較強的氧化性，能將SO2氧化生成SO3，本身被還原為NO，已知下列兩反應(yīng)過程中能量變化如圖所示:

則NO2氧化SO4的熱化學(xué)方程式為                                  。

(2)在2L密閉容器中放入1 mol氨氣，在一定溫度進行如下反應(yīng):

2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，反應(yīng)時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(p)的數(shù)據(jù)如下表

    則平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率為             。

(3)肼（N2H4）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。在空氣中完全燃燒生成氮氣，當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移0. 2 mol電子時，生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為             。聯(lián)氨溶于水可以發(fā)生與氨水類似的電離，聯(lián)氨在水溶液中的電離方程式為         （寫一步即可）。

(4)NH4＋在溶液中能發(fā)生水解反應(yīng)。在25℃時，0. 1 mol/L氯化銨溶液由水電離出的氫離子濃度為1 X 10-5mol/L，則在該溫度下此溶液中氨水的電離平衡常教Kb(NH3·H2O)=             。

(5)催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。

    ①催化反硝化法中，H2能將NO3-還原為N3，25℃時，反應(yīng)進行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2，則其平均反應(yīng)速率v(NO3-)為             。

    ②電化學(xué)降解NO3-的原理如右圖所示。若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左-Δm右 )為             g。

Answer 1

【知識點】熱化學(xué)方程式 化學(xué)平衡的計算F1F2G4

【答案解析】

(1)NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol-1； 

(2)40%   (2分)     (3) 1.12L    (2分)   N2H4+H2O=N2H5++OH- (2分)

Kb(NH3·H2O)=1X10-5mol/L  (2分)

(5)①0.001mol/( L·min)       (2分) ②14.4  (2分)

解析：（1）由圖示得到以下兩個方程式：
①2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1，
②2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H=-113.0kJ•mol-1，
根據(jù)蓋斯定律可知，（①−②）/2可得NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g），
則△H==-41.8kJ•mol-1，
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)判斷4分鐘達到平衡，設(shè)氨氣的轉(zhuǎn)化率為a，利用壓強之比等于物質(zhì)的量之比計算；
       2NH3   ⇌ N2  + 3H2     △n
       2        1    3      2
       a       0.5a  1.5a   a

5/7=1/(1+a)     解得a=0.4，故氨氣的轉(zhuǎn)化率為40%；
（3）肼（N2H4）在空氣中完全燃燒生成氮氣和水，方程式為：
     N2H4 +O2 =N2 +2H2O   轉(zhuǎn)移電子數(shù)
              22.4L        4 mol
               V           0.2mol
           V=1.12L；
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+H2O=N2H5++OH-；
（4）NH4+在溶液中能發(fā)生水解反應(yīng)，NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+
故c（NH3•H2O）=c（H+）=1×10-5mol/L，則c（OH-）=Kw/c(H+)=10−14/10−5=10-9mol/L，

c（NH4+）=0.1mol/L，
氨水的電離方程式為：NH3•H2O⇌NH4++OH-
電離平衡常數(shù)Kb（NH3•H2O）=c(NH4+)×c(OH−)/c(NH3•H2O)，
數(shù)據(jù)代入表達式：Kb（NH3•H2O）=0.1mol/L×10−9mol/L÷10−5mol/L=1×10-5mol/L；

①利用溶液pH變化可知有OH-生成，再結(jié)合原子守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為：2NO3-+5H2=N2+2OH-+4H2O，利用離子方程式知v（NO3-）=v（OH-）=(10−2−10−7)/10=0.001 mol/（L•min），

②轉(zhuǎn)移2mol電子時，陽極（陽極反應(yīng)為H2O失電子氧化為O2和H+）消耗1mol水，產(chǎn)生2molH+進入陰極室，陽極室質(zhì)量減少18g；陰極室中放出0.2molN2（5.6g），同時有2molH+（2g）進入陰極室，因此陰極室質(zhì)量減少3.6g，故膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g；

【思路點撥】本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，平衡轉(zhuǎn)化率的計算，氧化還原反應(yīng)的計算及電離平衡常數(shù)的計算，其中電離平衡常數(shù)計算較難．差量法是常用的計算方法，根據(jù)氧化還原反應(yīng)計算時，可把轉(zhuǎn)移電子數(shù)看作物質(zhì)來根據(jù)方程式計算．（5）中②要注意該題中陰極室有氫離子進入，易漏掉，為易錯點。

    選考部分（包括3小題，每題15分，請考生從中選1道試題作答。)