Question

【题目】氮元素能够形成多种化合物。请回答下列问题：

(1)连氨(N2H4)常温下为液态，在空气中迅速完成燃烧生成N2，同时放出大量热，可作导弹、宇航飞船、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

则N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式为______。

(2)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)△H＞0。一定温度下，向2L恒容容器中充入1molCH4(g)和2molNH3(g)发生上述反应，4min达到平衡时，测得CH4的转化率为。0-4min内，用H2表示的该反应速率v(H2)=______。

保持温度和容积不变，再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2，此时v正______v逆(选填“＞”“＜”或“=”)。

(3)NH3能够形成Ag(NH3)2+。

①溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)，其平衡常数的表达式为K稳=______。

②常温下，K稳[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反应AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.936×10-3，则Ksp(AgCl)=______。

(4)硫氧化物和氮氧化物是常见的大气污染物，利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。

①电极A的电极反应式为______。

②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32-生成。该反应离子方程式为______。

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
盖斯定律计算①×2-②得到N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式；

(2)①CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)△H>0，计算甲烷反应的物质的量，通过化学方程式三行计算列式得到计算生成氢气物质的量，反应速率v(H2)=，计算平衡常数，保持温度和容积不变，再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2，计算此时浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；

(3)溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag( NH3)2+(aq )时，平衡常数K=；常温下，K稳[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反应AgCl (s)+2NH3(aq)Ag( NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.936×10-3，结合平衡常数K==×=Ksp(AgCl)K稳[Ag(NH3)2+]；

(4)阳极发生氧化反应，阳极上是二氧化硫被氧化为硫酸根，A为阳极，在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体N2，同时有SO42-生成，结合电话守恒电子守恒和原子守恒写出离子方程式。

(1)已知：①H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJmol-1，

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2=+50.6kJ/mol，

盖斯定律计算①×2-②得到N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-622.2kJ/mol；

(2)①一定温度下，向2L恒容容器中充入1mol CH4(g)和2mol NH3(g)发生上述反应，4min达到平衡时，测得CH4的转化率为66.67%．反应的甲烷物质的量=1mol×66.67%=mol，CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)计算得到生成氢气物质的量=mol×3=2mol，0～4min內，用H2表示的该反应速率v(H2)==0.25ol/(Lmin)，

平衡常数K= =3，保持温度和容积不变，再句平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2，此时浓度商Qc==2.4＜K=3，平衡正向进行，v正＞v逆；

(3)溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)═Ag( NH3)2+(aq )时，平衡常数K=；常温下，K稳[Ag(NH3)2+]=1.10×107，反应AgCl (s)+2NH3(aq)Ag( NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.936×10-3，结合平衡常数K==×=Ksp(AgCl)K稳[Ag(NH3)2+]=1.936×10-3，Ksp(AgCl)==1.76×10-10；

(4)①A为阳极，阳极发生氧化反应，阳极上是二氧化硫被氧化为硫酸根，阳极电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；

②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体N2，同时有SO32-生成，该应的离子方程式为：2NO2+8OH-+4S2O42-=N2+8SO32-+4H2O。