Question

12．氮可以形成多种化合物，如NO、NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等．
（1）已知：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
则①N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622.2kJ•mol^-1
②N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l） 不能自发进行的原因是△H＞0，△S＜0．
③用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是NaClO+2NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O．
（2）采矿废液中的CN^-可用H₂O₂处理，H₂O₂的制备可通过间接电解硫酸氢钾溶液的方法制备．已知：H₂SO₄═H⁺+HSO₄^-   HSO₄^-?H⁺+SO₄^2-，用铂电极电解硫酸氢钾溶液，在阳极上生成S₂O₈^2-．写出阳极上的电极反应式2HSO₄^--2e^-═S₂O₈^2-+2H⁺．
（3）汽车尾气中含有NO和CO，在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol CO气体通入到固定容积为2L的容器中发生反应2NO+2CO2CO₂+N₂，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：
①写出该反应的化学方程式2NO+2CO2CO₂+N₂．
②若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将向左移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数的值是0.14（保留两位有效数字）．
（4）滴定法测废水中的氨氮含量（氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中）步骤如下：
①取10mL废水水样于蒸馏烧瓶中，再加蒸馏水至总体积为175mL；
②先将水样调至中性，再加入氧化镁使水样呈微碱性，加热；
③用25mL硼酸吸收蒸馏出的氨[2NH₃+4H₃BO₃═（NH₄）₂B₄O₇+5H₂O]；
④将吸收液移至锥形瓶中，加入2滴指示剂，用c mol•L^-1的硫酸滴定至终点[（NH₄）₂B₄O₇+H₂SO₄+5H₂O═（NH₄）₂SO₄+4H₃BO₃]，记录消耗的体积V mL．则水样中氮元素的含量是2800cVmg•L^-1（用含c、V的表达式表示）．

Answer 1

分析 （1）①依据热化学方程式和盖斯定律来计算得到；
②依据△H-T△S＜0判断反应自发进行；
③次氯酸钠氧化氨气，可以得到N₂H₄，依据氧化还原反应电子守恒、原子守恒配平写出；
（2）电解池中阴离子在阳极失电子发生氧化反应；
（3）①NO和CO，在一定温度下，根据图可知生成氮气，另外根据元素守恒可知有二氧化碳，且该反应为可逆反应；
②根据平衡时浓度计算其平衡常数，根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断平衡移动方向；
（4）依据滴定实验步骤和滴定用量结合化学方程式计算分析得到．

解答 解：（1）①a、N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）；△H=+50.6kJ•mol^-1
b、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ•mol^-1
依据盖斯定律b-a得到N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）；△H=-622.2KJ/mol，
故答案为：-622.2；　
②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）不能自发进行的原因是△H-T△S＞0，则反应△S＜0，△H＞0，
故答案为：△H＞0，△S＜0；
③用次氯酸钠氧化氨气，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式为：NaClO+2NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：NaClO+2NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）用铂电极电解硫酸氢钾溶液，在阳极上生成S₂O₈^2-，HSO₄^-离子在阳极失电子生成S₂O₈^2-，电极反应为：2HSO₄^--2e^-═S₂O₈^2-+2H⁺，
故答案为：2HSO₄^--2e^-═S₂O₈^2-+2H⁺；
（3）①NO和CO，在一定温度下，根据图可知生成氮气，另外根据元素守恒可知有二氧化碳，且该反应为可逆反应，反应方程式为2NO+2CO2CO₂+N₂，
故答案为：2NO+2CO2CO₂+N₂；
②第一次平衡时c（N₂）=0.2mol/L，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=2c（N₂）=0.4mol/L，c（NO）=$\frac{2.0mol}{2L}$=0.6mol/L，
化学平衡常数K=$\frac{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）．c（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）．c{\;}^{2}（CO）}$=$\frac{0.4×0.4×0.2}{0.6×0.6×0.8×0.8}$L/mol=$\frac{5}{36}$L/mol=0.14L/mol，
若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+0.2mol/L=0.4mol/L，c（NO）=0.6mol/L+0.2mol/L=0.8mol/L，
其浓度商=$\frac{0.4×0.4×0.4}{0.8×0.8×0.8×0.8}$L/mol=$\frac{5}{32}$L/mol＞$\frac{5}{36}$L/mol，则平衡逆向方向移动，温度不变，化学平衡常数不变，
故答案为：向左；0.14；
（4）依据滴定实验和反应化学方程式可知：
2NH₃～（NH₄）₂B₄O₇～H₂SO₄
2                    1
2×cV×10^-3mol     cV×10^-3mol
水样中氮的含量=$\frac{2×cV×10{\;}^{-3}mol×14g/mol}{0.01L}$=2.8cV （g/L）=2800cV （mg/L），
故答案为：2800cV．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，电极原理的分析判断电极书写，实验过程分析理解，滴定实验的计算应用，题目难度中等．