Question

【题目】氮及其化合物如NH3及铵盐、N2H4、N2O4等在中学化学、化工工业、国防等领域占有重要地位。

（1）已知反应NO2(g)+CO(g) = NO(g) +CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是________。

A．图中A→B的过程为放热过程

B．1molNO2和1molCO的键能总和大于1molNO和1molCO2的键能总和

C．该反应为氧化还原反应

D．1molNO2(g)和1molCO(g)的总能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量

（2）N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度的变化如图所示。

①由图推测该反应的△H___0（填“>”或“<”），理由为________________。

②图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强为108 kPa，则该温度下反应的平衡常数Kp=_________kPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系v( N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率压强关系如图所示，一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1=___________，在下左图上标出的点中，能表示反应达到平衡状态的点为__________（填字母代号）。

（3）以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。

①收集到(CH3)4NOH的区域是______(填a、b、c或d)。

②写出电解池总反应(化学方程式)___________________________。

Answer 1

【答案】C > 温度升高，α（N2O4）增加，说明平衡右移。该反应为吸热反应，△H>0 115.2 k2×Kp/2 B点D点 d 2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑

【解析】

（1）A、A→B能量升高，属于吸热过程，故A错误；

B、反应物的能量高于生成物的能量，此反应为放热反应，则1molNO2和1molCO的键能总和小于1molNO和1molCO2的键能总和，故B错误；

C、反应中C和N的化合价发生变化，则反应属于氧化还原反应，故C正确；

D、根据图像，反应物总能量高于生成物总能量，则1molNO2和1molCO的总能量高于1molNO和1molCO2的总能量，故D错误；

（2）①随着温度的升高，N2O4转化率增大，升高温度平衡向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向为吸热反应，即△H>0；

②令起始时N2O4物质的量为1mol，N2O4(g)2NO2(g)

起始： 1 0

变化： 0.4 0.8

平衡： 0.6 0.8 其他条件相同，压强之比等于物质的量之比，达到平衡时的压强为108×1.4/1kPa=151.2kPa，NO2的物质的量分数为0.8/(0.6＋0.8)=4/7，N2O4的物质的量分数为3/7，根据平衡常数的定义，Kp==115.2kPa；

③化学平衡常数Kp=[p(NO2)]2/p(N2O4)，利用速率之比等于化学计量数之比， v(N2O4)/v(NO2)=1/2，将公式代入，得出=1/2，得出k1=k2×Kp/2；满足平衡条件，v(NO2)=2v(N2O4)，即为平衡点，BD点的压强之比等于其反应速率之比的1：2，所以BD点为平衡点；

（4）①以石墨为电极电解四甲基氯化铵制备四甲基氢氧化铵，需要OH－的参加，电解过程中阴极得到电子生成H2，得到OH－，收集到四甲基氢氧化铵的区域是阴极区，即d口；

②根据电解原理，电解过程中生成物为四甲基氢氧化铵、H2和Cl2，电解反应的化学方程式为2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑。