Question

18．氮及其化合物在工业生产和国防建设中有广泛应用．回答下列问题：
（1）氮气性质稳定，可用作保护气．请用电子式表示氮气的形成过程：．
（2）联氨（N₂H₄）是一种还原剂．已知：H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol．试结合下表数据，写出N₂H₄ （g）燃烧热的热化学方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol．

化学键	N-H	N-N	N═N	N≡N	O═O	O-H
键能（kJ/mol）	390.8	193	418	946	497.3	462.8

（3）KCN可用于溶解难溶金属卤化物．将AgI溶于KCN溶液中，形成稳定的Ag（CN）₂^-，该转化的离子方程式为：AgI（s）+2CN^-（aq）Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）．若已知K_sp（AgI）=1.5×10^-16，K_稳[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹，则上述转化方程式的平衡常数K=1.5×10⁵．（提示：K_稳越大，表示该化合物越稳定）
（4）氨的催化氧化用于工业生产硝酸．该反应可设计成新型电池，试写出碱性环境下，该电池的负极电极反应式：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O．
（5）将某浓度的NO₂气体充入一恒容绝热容器中，发生反应2NO₂?N₂O₄其相关图象如图．
①0～3s时v（NO₂）增大的原因是容器为绝热体系，该反应正向进行放热，体系温度升高，v（NO₂）增大．
②5s时NO₂转化率为75%．

Answer 1

分析 （1）氮气含有共价键，两个氮原子通过共用3对电子达到稳定结构；
（2）根据肼燃烧的方程式N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g），结合化学反应的实质是旧键的断裂、新键的形成来分析反应吸收和放出的热量，而△H=吸收的热量-放出的热量，然后根据H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol来分析；
（3）KCN可用于溶解难溶金属卤化物．将AgI溶于KCN溶液中，形成稳定的Ag（CN）₂^-和I^-，据此写出离子方程式；而此反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）•c（I{\;}^{-}）}{c（CN{\;}^{-}）{\;}^{2}}$，然后根据Ksp（AgI）=1.5×10^-16，K_稳[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹来分析；
（4）氨的催化氧化用于工业生产硝酸．在此反应中，氨气被氧化为NO在负极放电，结合环境为碱性分析；
（5）①反应是放热反应，在绝热恒容容器中，反应进行热量升高，反应速率增大；
②分析图象5s二氧化氮变化浓度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，结合转化率概念计算=$\frac{转化量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）氮气含有共价键，两个氮原子通过共用3对电子达到稳定结构，氮气分子的形成过程用电子式表示为：；
故答案为：；
（2）肼的燃烧反应为：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）
吸收能量：（4×390.8+193）KJ  497.3KJ 释放能量：946KJ     462.8×4KJ
故△H=（4×390.8+193）KJ/mol+497.3KJ/mol-946KJ/mol-462.8×4KJ/mol=-543.7KJ/mol，故可知热化学方程式为：
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543.7KJ/mol   ①
而H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol  ②
将①-②×2可知：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol；
故答案为：N₂H₄ （g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-631.7kJ/mol；
（3））KCN可用于溶解难溶金属卤化物．将AgI溶于KCN溶液中，形成稳定的Ag（CN）₂^-和I^-，据此写出离子方程式为：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）；
而此反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）•c（I{\;}^{-}）}{c（CN{\;}^{-}）{\;}^{2}}$，
而Ksp（AgI）=1.5×10^-16=c（Ag⁺）•c（I^-） ①
K_稳[Ag（CN）₂^-]=1.0×10²¹=$\frac{c（Ag{\;}^{+}）•{c}^{2}（CN{\;}^{-}）}{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）}$ ②
将$\frac{①}{②}$可得此反应的平衡常数，故K=K=$\frac{c（Ag（CN）_{2}{\;}^{-}）•c（I{\;}^{-}）}{c（CN{\;}^{-}）{\;}^{2}}$=$\frac{Ksp（AgI）}{K稳[Ag（CN）_{2}{\;}^{-}]}$=$\frac{1.5×10{\;}^{-16}}{1.0×10{\;}^{21}}$=1.5×10^-37，
故答案为：AgI（s）+2CN^-（aq）?Ag（CN）₂^-（aq）+I^-（aq）；1.5×10^-37；
（4）氨的催化氧化用于工业生产硝酸．在此反应中，氨气被氧化为NO在负极放电，结合环境为碱性可知电极反应为：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O，
故答案为：NH₃-5e^-+5OH^-=NO+4H₂O；
（5）①反应是放热反应，在绝热恒容容器中，反应进行热量升高，反应速率增大，随反应进行二氧化氮浓度减小，反应为达到平衡，0-3s时v（NO₂）增大是由于体系温度升高，
故答案为：容器为绝热体系，该反应正向进行放热，体系温度升高，v（NO₂）增大；
②分析图象5s二氧化氮变化浓度=2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，结合转化率概念计算=$\frac{转化量}{起始量}$×100%=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%，
故答案为：75%．

点评 本题为综合题，考查了电子式、热化学方程式的书写，平衡常数、应速率、转化率概念计算分析，侧重考查学生分析能力和计算能力，准确把握题干中图象含义是解题关键，题目难度较大．