Question

氮元素的化合物种类繁多，性质也各不相同．
（1）NO₂有较强的氧化性，能将SO₂氧化生成SO₃，本身被还原为NO，已知下列两反应过程中能量变化如图所示：

则NO₂氧化SO₂的热化学方程式为

 

．
（2）在2L密闭容器中放入1mol氨气，在一定温度进行如下反应：
2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表

时间t/min	0	1	2	3	4	5
总压强p 100kPa	5	5.6	6.4	6.8	7	7

则平衡时氨气的转化率为

 

．
（3）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．在空气中完全燃烧生成氮气，当反应转移0.2mol电子时，生成气体在标准状况下的体积为

 

．联氨溶于水可以发生与氨水类似的电离，试写出联氨在水溶液中的电离方程式：

 

（写一步即可）．
（4）NH₄⁺在溶液中能发生水解反应．在25℃时，0.1mol/L氯化铵溶液由水电离出的氢离子浓度为1×10^-5mol/L，则在该温度下此溶液中氨水的电离平衡常数K_b（NH₃?H₂O）=

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）根据图示写出两个热化学方程式，根据盖斯定律将两个反应相加或相减以得到NO₂（g）与SO₂（g）生成SO₃（g）和NO（g）的反应热，再书写热化学反应方程式；
（2）根据数据判断4分钟达到平衡，利用压强之比等于物质的量之比计算；
（3）写出肼燃烧的方程式，根据方程式计算生成气体的体积；类比氨水的电离，写出肼在水溶液中的电离方程式；
（4）写出氨水电离方程式，计算出离子浓度，代入电离平衡常数表达式计算氨水的电离平衡常数．

解答： 解：（1）由图示得到以下两个方程式：
①2SO₂（g）+O₂（g）2SO3（g）△H=-196.6kJ?mol^-1，
②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，
根据盖斯定律可知，

①-②

2

可得NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g），
则△H=

-196.6kJ/mol-(-113.0kJ/mol)

2

=-41.8kJ?mol^-1，
故答案为：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ?mol^-1；
（2）根据数据判断4分钟达到平衡，设氨气的转化率为a，利用压强之比等于物质的量之比计算；
       2NH₃ ?N₂+3H₂ △n
       2        1    3      2
       a        0.5a  1.5a  a

5

7

=

1

1+a

，解得a=0.4，故氨气的转化率为40%，故答案为：40%；
（3）肼（N₂H₄）在空气中完全燃烧生成氮气和水，方程式为：
     N₂H₄ +O₂ =N₂ +2H₂O   转移电子数
              22.4L        4 mol
               V           0.2mol
V=

22.4L×0.2mol

4mol

=1.12L，故答案为；1.12L；
肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH^-和阳离子，电离方程式为N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；
故答案为：N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；
（4）NH₄⁺在溶液中能发生水解反应，NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺
故c（NH₃?H₂O）=c（H⁺）=1×10^-5mol/L，则c（OH^-）=

Kw

c(H+)

=

10-14

10-5

=10^-9mol/L，c（NH₄⁺）=0.1mol/L，
氨水的电离方程式为：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-
电离平衡常数Kb（NH₃?H₂O）=

c(NH4+)×c(OH-)

c(NH3?H2O)

，
把以上数据代入平衡常数表达式：Kb（NH₃?H₂O）=

0.1mol/L×10-9mol/L

10-5mol/L

=1×10^-5mol/L，
故答案为：1×10^-5mol/L．

点评：本题考查了热化学方程式的书写，平衡转化率的计算，氧化还原反应的计算，电离方程式的书写及电离平衡常数的计算，其中电离平衡常数计算较难，应根据电离平衡表达式，计算出相应离子浓度代入表达式即可．差量法是常用的计算方法，根据氧化还原反应计算时，可把转移电子数看作物质来根据方程式计算．