Question

【题目】含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。

(1)氮和肼(N2H4)是两种最常见的氮氢化物。

已知：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－541．8 kJ·mol－1，化学平衡常数为K1。N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534 kJ·mol－1，化学平衡常数为K2。则用NH3和O2制取N2H4的热化学方程式为__________________，该反应的化学平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。

(2)对于2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在一定温度下，于1 L的恒容密闭容器中充入0．1 mol NO和0．3 mol CO，反应开始进行。

①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是______(填字母代号)。

A．c(CO)＝c(CO2)

B．容器中混合气体的密度不变

C．v(N2)正＝2v(NO)逆

D．容器中混合气体的平均摩尔质量不变

②图1为容器内的压强(p)与起始压强(p0)的比值随时间(t)的变化曲线。0～5min内，该反应的平均反应速率v(N2)＝________，平衡时NO的转化率为________。

(3)使用间接电化学法可处理燃烧烟气中的NO，装置如图所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：____________________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理____________________________________________。

【答案】 4NH3(g)＋O2(g)2N2H4(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋526.2 kJ·mol－1 K1/K22 D 0．006 mol·L－1·min－1 80% 2HSO3-＋2e－＋2H＋===S2O42-＋2H2O 2NO＋2S2O42-＋2H2O===N2＋4HSO3-

【解析】(1)①4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1=－541.8kJ/mol，化学平衡常数为K1。②N2H4(g)＋O2(g) N2(g)＋2H2O(g) ΔH2=－534kJ/mol，化学平衡常数为K2。根据盖斯定律，将①-②×2得：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH=(－541.8kJ/mol)-(－534kJ/mol)×2=＋526.2kJ/mol，该反应的化学平衡常数K=，故答案为：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g) ΔH=＋526.2kJ/mol； ；

(2)对于2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，在一定温度下，于1L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反应开始进行。

①A．c(CO)=c(CO2)，不表示浓度变化，不能判断是否为平衡状态，故A错误；B．反应中气体的质量不变，体积不变，容器中混合气体的密度始终不变，不能判断是否为平衡状态，故B错误；C．v(N2)正=2v(NO)逆表示，应该是2v(N2)正=v(NO)逆，才表示正逆反应速率相等，故C错误；D．该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，容器中混合气体的平均摩尔质量不变时表示气体的物质的量不变， 说明是平衡状态，故D正确；故选D；

②根据容器内的压强(P)与起始压强(P0)的比值(P/P0)随时间(t)的变化曲线，0～5min内，=0.925，根据阿伏伽德罗定律及其推论， =0.925，平衡时 =0.90，

2NO(g)＋ 2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)

起始(mol) 0.1 0.3 0 0

反应 2x 2x x 2x

5min及平衡 0.1-2x 0.3-2x x 2x

5min时，=0.925，解得x=0.03mol，v(N2)= = 0.006mol·L－1·min－1；平衡时，=0.90，解得x=0.04mol，NO的转化率=×100%=80%，故答案为：0.006 mol·L－1·min－1；80%；

(3)阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子，得电子，生成硫代硫酸根离子，电极反应式为：2HSO3-+2e-+2H+═S2O42-+2H2O；硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO+2S2O42-+2H2O═N2+4HSO3-；故答案为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。

【题型】填空题
【结束】
10

【题目】锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4的一种工艺流程如图：

已知：Ksp(FePO4·xH2O)＝1.0×10－15，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。

(1)在合成磷酸铁时，步骤Ⅰ中pH的控制是关键。如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是________________。

(2)步骤Ⅱ中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的________等离子。

(3)取3组FePO4·xH2O样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：

实验序号	1	2	3
固体失重质量分数	19.9%	20.1%	20.0%

固体失重质量分数＝×100%，则x＝_______(精确至0.1)。

(4)步骤Ⅲ中研磨的作用是__________________________________。

(5)在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(6)H3PO4是三元酸，如图是常温下溶液中含磷微粒的物质的量分数(δ)随pH变化示意图。则PO第一步水解的水解常数K1的表达式为______，K1的数值最接近______(填字母)。

A．10－12.4　　B．10－1.6 C．10－7.2 D．10－4.2

Answer 1

【答案】 生成Fe(OH)3杂质，影响磷酸铁的纯度 NO、NH、H＋(只要写出NO、NH即可) 2.1 使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可) 24∶1 B

【解析】磷酸和硝酸铁溶液中加入氨水调节溶液pH值2-3目的是生成磷酸铁，过滤、洗涤、干燥得到FePO4·xH2O，加入葡萄糖和磷酸锂研磨、干燥在有氩气的装置中高温煅烧得到LiFePO4，（1）步骤I中pH的控制是关键．如果pH＜1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是：生成Fe(OH)3杂质，影响磷酸铁的纯度；（2）步骤II中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的NO3－、NH4＋、H＋；（3）图表中固体失重质量分数的平均值=（19.9%+20.1%+20.0%）/3=20.0%， ,x=2.1，；（4）步骤III中研磨的作用使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可) ；（5）在步骤IV中生成了LiFePO4、CO2和H2O，反应的化学方程式为：24FePO4+C6H12O6+12Li2CO3=24LiFePO4+18CO2+6H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为24：1；（6）H3PO4是三元酸，则PO42－第一步水解的离子方程式为：PO43－+H2O HPO42－+OH－，水解常数K1的表达式=c(OH－)c(HPO42－)/c(PO43－)，图象中可知c（PO43－）=c（HPO42－）时，pH=12.4，则c（OH－）=10-14/10-12.4=10-1.6mol·L－1，故选B。