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SO4的热化学方程式为                                  。

(2)在2L密闭容器中放入1 mol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)的数据如下表

    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. 2 mol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，联氨在水溶液中的电离方程式为         （写一步即可）。

(4)NH4＋在溶液中能发生水解反应。在25℃时，0. 1 mol/L氯化铵溶液由水电离出的氢离子浓度为1 X 10-5mol/L，则在该温度下此溶液中氨水的电离平衡常教Kb(NH3·H2O)=             。

(5)催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

    ①催化反硝化法中，H2能将NO3-还原为N3，25℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12，则其平均反应速率v(NO3-)为             。

    ②电化学降解NO3-的原理如右图所示。若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右 )为             g。

Answer 1

【知识点】热化学方程式 化学平衡的计算F1F2G4

【答案解析】

(1)NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol-1； 

(2)40%   (2分)     (3) 1.12L    (2分)   N2H4+H2O=N2H5++OH- (2分)

Kb(NH3·H2O)=1X10-5mol/L  (2分)

(5)①0.001mol/( L·min)       (2分) ②14.4  (2分)

解析：（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==-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%；
（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=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-；
（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)，
数据代入表达式：Kb（NH3•H2O）=0.1mol/L×10−9mol/L÷10−5mol/L=1×10-5mol/L；

①利用溶液pH变化可知有OH-生成，再结合原子守恒可写出反应的离子方程式为：2NO3-+5H2=N2+2OH-+4H2O，利用离子方程式知v（NO3-）=v（OH-）=(10−2−10−7)/10=0.001 mol/（L•min），

②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g；

【思路点拨】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及电离平衡常数的计算，其中电离平衡常数计算较难．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．（5）中②要注意该题中阴极室有氢离子进入，易漏掉，为易错点。

    选考部分（包括3小题，每题15分，请考生从中选1道试题作答。)