题目内容
【题目】联氨(N2H4)和次磷酸钠(NaH2PO2)都具有强还原性.都有着广泛的用途。
(1)已知:①N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-621.5 kJ●mol-1
②N2O4(l)-=N2(g)+2O2(g) △H2=+204.3 kJ●mol-1
则火箭燃料的燃烧反应为2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H=_____.
(2)已知反应N2H4(g)+ 2Cl2(g)
N2(g)+4HCl(g),T°C时,向V L恒容密闭容器中加入2 mol N2H4(g)和4 mol Cl2(g) ,测得Cl2和HCl的浓度随时间的关系如图所示。
①0~ 10 min内,用N2(g)表示的平均反应速率v(N2)=_______。
②M点时,N2H4的转化率为______(精确到0.1)%。
③T °C时,达到平衡后再向该容器中加入1.2 mol N2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0. 8 mol N2 (g)、1.2 mol HCl(g) ,此时平衡______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(3)①在惰性气体中,将黄磷(P4)与石灰乳和碳酸钠溶液一同加入高速乳化反应器中制得NaH2PO2,同时还产生磷化氢(PH3)气体,该反应的化学方程式为________________。
②次磷酸(H3PO2)是一元酸，常温下.1.0 mol●L-1的NaH2PO2溶液pH为8,则次磷酸的Ka=___________。
③用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸.装置如图2所示。交换膜A属于____(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜,电极N的电极反应式为______,当电路中流过3.8528×105库仑电量时.制得次磷酸的物质的量为_____ (一个电子的电量为 1.6×10- 19库仑,NA数值约为6. 02× 1023)。
【答案】-1038.7kJmol-1 0.06mol/(Lmin) 33.3 逆向移动 2P4+3Ca(OH)2+3Na2CO3+6H2O==== 6NaH2PO2+2PH3↑+3CaCO3 1.0×10-2 阳离子 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 4mol
【解析】
(1)根据盖斯定律，反应①×2+②即可得火箭燃料的燃烧反应2N2H4(1)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)△H=(-621.5×2+204.3)kJmol-1=-1038.7kJmol-1；
(2)根据图示，Cl2作为反应物浓度需减小，HCl作为生成物浓度需增大，
①△c(Cl2)=(2-0.8)mol/L=1.2mol/L，v(Cl2)=
=0.12mol/(Lmin)，根据反应速率与计量系数成正比可得v(N2)=
v(Cl2)=0.06mol/(Lmin)，
②据图可知反应开始时c(Cl2)=2mol/L，投料为2 mol N2H4(g)和4 mol Cl2(g) ，则开始时c(N2H4)=1mol/L，容器体积为2L，设M点 N2H4的转化量为x mol/L，列三段式：
M点Cl2和HCl的浓度相等，则2-2x=4x解得x=
mol/L，则N2H4的转化率为
=33.3%；
③据图可知反应平衡时c(Cl2)=0.8mol/L，初始c(Cl2)=2mol/L，c(N2H4)=1mol/L，则根据反应方程式N2H4(g)+ 2Cl2(g)
N2(g)+4HCl(g)可知，反应中消耗c(Cl2)=1.2mol/L，消耗c(N2H4)=0.6mol/L，生成c(N2)=0.6mol/L，c(HCl)=2.4mol/L，所以平衡时各物质的浓度为c(Cl2)=0.8mol/L，c(N2H4)=0.4mol/L，c(N2)=0.6mol/L，c(HCl)=2.4mol/L，则该温度下的平衡常数K=
=77.76；
平衡后再向该容器中加入1.2molN2H4(g)、0.4 mol Cl2(g)、0.8molN2(g)、1.2molHCl(g)，各物质的浓度变为c(Cl2)=1mol/L，c(N2H4)=1mol/L，c(N2)=1mol/L，c(HCl)=3mol/L，此时Qc=
=81>K，所以平衡逆向移动；
(3)①该反应中反应物有P4、Ca(OH)2、Na2CO3等、生成物有NaH2PO2、PH3等，据此可知该反应中P元素化合价既升高又降低，发生歧化，升高1价，降低3价，则NaH2PO2和PH3的系数比为3：1，再结合元素守恒可知方程式为：2P4+3Ca(OH)2+3Na2CO3+6H2O==== 6NaH2PO2+2PH3↑+3CaCO3；
②次磷酸(H3PO2)是一元酸，1.0molL-1的 NaH2PO2溶液水解方程式为：H2PO2-+H2O=H3PO2+OH-，pH=8，则c(H+)=10
=1.0×10-2；
③根据图示可知，产品室产生次磷酸，则电极M应为阳极电解水中的OH-，剩余H+通过交换膜A移向产品室，所以交换膜A为阳离子交换膜；电极N为阴极电解H+，电极N的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；电路中流过3.8528×105库仑电量时，转移的电子的物质的量为
=4mol，次磷酸根带一个负电荷，氢离子带一个正电荷，所以电解过程中转移1mol电子生成1mol次磷酸，则转移4mol电子时生成4mol次磷酸。
阅读快车系列答案
【题目】汽车尾气中含有CO、NO等有害气体。
(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化示意图如图该条件下，1molN2和1molO2完全反应生成NO会吸收______kJ能量。
(2)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率，为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分条件已经填在下表中。
实验编号 | t(℃) | NO初始浓度(mol/L) | CO初始浓度(mol/L) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
Ⅰ | 280 | 1.2×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
Ⅱ | 280 | 1.2×10-3 | b | 124 |
Ⅲ | 350 | a | 5.80×10-3 | 82 |
①请表中数据补充完整：a___________；b___________。
②能验证温度对化学反应速率规律的是实验________
填实验序号
。
(3)在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间（s） | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n（NO）（mol） |
|
|
|
|
|
|
①用
表示从0-2s内该反应的平均速率
______。
②能说明该反应已达到平衡状态的是______
a.单位时间内消耗nmol的同时，生成2nmol
b.容器内各物质的浓度保持不变
c. 2v逆(NO)=v正(O2)
d．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
【题目】2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣（主要金属元素的含量：Li 8.50%、Ni 6.55%、Mg 13.24%）制备Li2C2O4，并用其制备LiFePO4部分工艺流程如图（该流程可能造成水体砷污染）：
已知：滤液1、滤液2中部分离子的浓度（g·L-1）：
Li+ | Ni2+ | Mg2+ | |
滤液1 | 22.72 | 20.68 | 60.18 |
滤液2 | 21.94 | 7.7×10-3 | 0.78×10-3 |
I.制备Li2C2O4
(1)滤渣2的主要成分有__（填化学式）。
(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为__。
(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式：__。
Ⅱ.制备LiFePO4
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应生成LiFePO4和一种温室气体，该反应的化学方程式是___。
(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极，高温成型时要加入少量石墨，则石墨的作用是__（任写一点）。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠（Na2S2O8）去除废水中的As(Ⅴ)，其机制模型如图，其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是__。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧（无元素化合价变化）后得到一种磁性化合物，化学式为Fe7As2O14，该物质中二价铁与三价铁的个数比为__。
