Question

19．含氮化合物是化学与工业中运用广泛的物质．

（1）该小组利用电解原理设计了如图1装置进行H₂还原NO的实验（高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，金属钯薄膜做电极）．铂电极B是阳极，钯电极A的电极反应式为2NO+4H⁺+4e^-=N₂+2H₂O．
（2）若工业废水中的NO₂^-的浓度约为1.0×10^-4 mol•L^-1，取工业废水5mL 于试管中，滴加2滴0.1mol•L^-1的硝酸银溶液，能否看到沉淀现象？试通过计算说明．（注：1mL溶液以20滴计；K_sp（AgNO₂）=2×10^-8）
（3）已知键能数据，H-H 436，S=S 255，H-S 339，单位kJ/mol．请计算热化学方程式2H₂（g）+S₂（g）=2H₂S（g）的△H=-229KJ/mol
（4）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度（℃）	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡气体总浓度（×10-3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

?根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：K=c（CO₂）•c²（NH₃）=[4.8×10^-3×$\frac{2}{3}$]²×[4.8×10^-3×$\frac{1}{3}$]=1.64×10^-8．
?已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c（NH₂COO^-）随时间变化趋势如图2所示．根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升
高而增大：25.0⁰C时反应物的起始浓度较小，但0-6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15.0⁰C的大．

Answer 1

分析 （1）由电解池原理可知，内电路中阳离子移向阴极，读图可知，钯电极A为阴极、钯电极B为阳极；由电子、电荷、原子守恒可知，酸性环境下阴极发生还原反应；
（2）根据难溶电解质的溶度积常数表达式进行计算，5mL工业废水中滴加2滴硝酸银溶液，体积几乎不变，则c（NO₂^-）=1.0×10^-4mol/L，c（Ag⁺）=0.1mol/L×0.1mL×$\frac{1}{5min}$=0.002mol/L，c（NO₂^-）•c（Ag⁺）=2.0×10^-7mol²•L^-2＞K_sp（AgNO₃）=2×10^-8，则证明能看到有沉淀生成；
（3）断裂化学键吸收的能量为2×436+255=1127kJ，形成化学键放出的能量为4×339=1356kJ，反应焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和；
（4）①根据表中数据，25.0℃时的分解平衡常数K=c（CO₂）•c²（NH₃），可知平衡时容器内气体的浓度之比为2：1，由总浓度求出NH₃、CO₂ 的平衡浓度，最后代入平衡常数的表达式来计算；
②由图象数据可以得出，用不同初始浓度，不同温度下的平均速率的大小来说明，25.0⁰C时反应物的起始浓度较小，但0-6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15.0⁰C的大．

解答 解：（1）由电解池原理可知，内电路中阳离子移向阴极，读图可知，钯电极A为阴极、钯电极B为阳极；由电子、电荷、原子守恒可知，酸性环境下阴极发生还原反应，则钯电极A的电极反应式为：2NO+4H⁺+4e^-=N₂+2H₂O，
故答案为：阳；2NO+4H⁺+4e^-=N₂+2H₂O；
（2）2滴溶液所消耗的亚硝酸钠：n（NO₂^-）=$\frac{2}{20}$mL×0.1mol/L=0.01 mmol，
则C（NO₂^-）•C（Ag ⁺）=$\frac{0.01}{5}$mol/L×1.0×10^-4 mol/L=2.0×10^-7＞K_SP（AgNO_2）=2×10^-8 mol²•Lˉ²，则证明能看到有沉淀生成．
故答案为：2滴溶液中：n（NO₂^-）=$\frac{2}{20}$mL×0.1mol/L=0.01 mmol，则C（NO₂^-）•C（Ag ⁺）=$\frac{0.01}{5}$mol/L×1.0×10^-4 mol/L=2.0×10^-7＞K_SP（AgNO_2）=2×10^-8 mol²•Lˉ²），则证明能看到有沉淀生成；
（3）断裂化学键吸收的能量为2×436+255=1127kJ，形成化学键放出的能量为4×339=1356kJ，则热化学方程式2H₂（g）+S₂（g）=2H₂S（g）的△H=1127KJ/mol-1356KJ/mol=-229KJ/mol，
故答案为：-229KJ/mol；
（4）①根据表中数据，NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），25.0℃时的分解平衡常数K=c（CO₂）•c²（NH₃）=[4.8×10^-3×$\frac{2}{3}$]²×[4.8×10^-3×$\frac{1}{3}$]=1.64×10^-8．
故答案为：K=c（CO₂）•c²（NH₃）=[4.8×10^-3×$\frac{2}{3}$]²×[4.8×10^-3×$\frac{1}{3}$]=1.64×10^-8；
②因25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大，
故答案为：25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大．

点评 本题考查电解原理的应用，沉淀溶解平衡的应用，化学图象的分析与判断、平衡常数的计算等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．