Question

【题目】碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:

(1)三氯化氮(NCl3)是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体，其原子均满足8e-结构。写出其电子式_____________________。氯碱工业生产时，由于食盐水中通常含有少量NH4Cl，而在阴极区与生成的氯气反应产生少量三氯化氮，该反应的化学力程式为______________。

(2)一定条件下，不同物质的量的CO2与不同体积的1.0mol/LNaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:

反应序号	CO2的物质的量/mol	NaOH溶液的体积/L	放出的热量/kJ
1	0.5	0.75	a
2	1.0	2.00	b

该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为:____________。

(3)利用CO可以将NO转化为无害的N2，其反应为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，向容积均为IL的甲、乙、丙三个恒温(反应温度分别为300℃、T℃、300℃)容器中分别加入相同量NO和CO，测得各容器中n(CO)随反应时间t的变化情况如下表所示:

t/min	0	40	80	120	160
n(CO)(甲容器)/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(CO)(乙容器)/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00
n(CO)(丙容器)/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45

①甲容器中，0～40min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_______。

②该反应的△H______0(填“>”或“<”)。

③丙容器达到平衡时，CO的转化率为____________________________。

(4)常温下，在(NH4)2C2O4溶液中，反应NH4++C2O42-+H2ONH3·2H2O+HC2O4-的平衡常数K=___。(已知常温下，NH3·H2O的电离平衡常数Kb≈2×10-5，H2C2O4的电离平衡常数Ka1≈5×10-2，Ka2≈5×10-5)

(5)如图是在酸性电解质溶液中，以情性材料作电极，将CO2转化为丙烯的原理模型。

①太阳能电池的负极是_________。(填“a”或“b”)

②生成丙烯的电极反应式是____________________________。

Answer 1

【答案】 NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl NaOH(aq)+CO2(g)=NaHCO3(aq) △H=-(4a-b)kJ/mol 0.0125mol/(L·min) < 60% 1×10-5 a 3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O

【解析】本题综合考查化学反应原理，涉及的考点有电子式的书写、电极反应式的书写、化学防御速率、化学平衡常数等。(1)三氯化氮原子均满足8e-结构，故电子式为；氯化铵与氯气生成三氯化氮，其方程式为：NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl；(2) 根据序号1的热化学方程式为：2CO2(g)+3NaOH(aq) =NaHCO3(aq)+ Na2CO3(aq)+H2O(l) △H= -4akJ/mol、序号2的热化学方程式为CO2(g)+2NaOH(aq) = Na2CO3(aq)+H2O(l) △H= -bkJ/mol，根据盖斯定律可得：NaOH(aq)+CO2(g)=NaHCO3(aq) △H=-(4a-b)kJ/mol；(3)①甲容器中，0～40min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO) = v(CO)=(2.00mol-1.5mol)÷1L÷40min= 0.0125mol/(L·min)；②根据甲乙容器可知，乙容器80min达到平衡，甲容器在120min达到平衡，故乙容器的温度高于甲容器，温度高CO的平衡浓度大，平衡逆向移动，所以该反应属于放热反应，△H<0；③甲与丙的温度一样，故平衡常数不变。甲容器在300℃下的平衡常数为：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L) 2 2 0 0

变化(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡(mol/L) 0.8 0.8 1.2 1.2 K=4.21875

丙容器在300℃下的平衡常数为：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L) 1 1 0 0

变化(mol/L) 2x 2x x 2x

平衡(mol/L) 1-2x 1-2x x 2x K==4.21875，

解得x=0.3mol/L，故丙容器达到平衡时，CO的转化率为60%；

(4) NH4++C2O42-+H2ONH3·2H2O+HC2O4-的平衡常数K==

=1×10-5；

(5) ①由图片可知，与a相连的电极：CO2→丙烯，发生还原反应，作阴极，故a为太阳能电池的负极；②生成丙烯的电极反应式为：3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O。