Question

【題目】氮和硫的化合物在工農業生產、生活中具有重要應用。請回答下列問題：

(1)航天領域中常用N2H4作為火箭發射的助燃劑。N2H4與氨氣相似，是一種堿性氣體，易溶于水，生成弱堿N2H4·H2O。用電離方程式表示N2H4·H2O顯堿性的原因是：____________________________________________。

(2)在恒溫條件下，1 mol NO2和足量C發生反應2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，測得平衡時NO2和CO2的物質的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示：

①A、B兩點的濃度平衡常數關系：Kc(A) ___________Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)

②A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是___________(填“A”或“B”或“C”)點。

③計算C點時該反應的壓強平衡常數Kp=___________MPa(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

(3)已知：亞硝酸(HNO2)性質和硝酸類似，但它是一種弱酸。常溫下亞硝酸的電離平衡常數Ka=5.1×10－4；H2CO3的Ka1=4.2×10－7，Ka2=5.61×10－11。在常溫下向含有2mol碳酸鈉的溶液中加入1mol的HNO2后，則溶液中CO32－、HCO3－和NO2－的離子濃度由大到小的順序是______________________。

(4)已知：常溫下甲胺(CH3NH2)的電離常數為Kb，且pKb=－lgKb=3.4水溶液中有CH3NH2+H2OCH3NH3++OH－。常溫下向CH3NH2溶液滴加稀硫酸至c(CH3NH2)=c(CH3NH3+)時，則溶液pH=_______。

(5)一種煤炭脫硫技術可以把硫元素以CaSO4的形成固定下來，但產生的CO又會與CaSO4發生化學反應，相關的熱化學方程式如下：

①CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) △H=+210.5kJ· mol－1

②CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+ 4CO2(g) △H=－189.2 kJ· mol－1

反應CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g) △H=___________ kJ· mol－1

Answer 1

【答案】N2H4·H2ON2H5++OH-（或N2H4+H2ON2H5++OH-） = A 2 c(HCO3－)>c(NO2－)>c(CO32－) 10.6 -399.7

【解析】

(1) N2H4結合H2O電離的氫離子使溶液呈堿性；
(2)①平衡常數只受溫度影響，據此判斷；
②增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動；
③在C點時，二氧化碳與二氧化氮的濃度相等，根據反應2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，可以知道氮氣的濃度為二氧化碳的一半，據此確定各成份氣體的體積分數，進而確定反應的壓強平衡常數Kp；
(3)弱酸電離常數越大，酸性越強，其酸根離子水解程度越小；
(4) 根據Kb==c(OH-)計算；

(5) 利用蓋斯定律將②-①可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g)反應熱。

(1)肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH-和陽離子，電離方程式為N2H4·H2ON2H5++OH-，
因此，本題正確答案是：N2H4·H2ON2H5++OH-；

(2)①平衡常數只受溫度影響，所以Kc(A) =Kc(B)，
因此，本題正確答案是：=；
②增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，該反應的正反應是氣體體積增大的反應，所以A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是A點，
因此，本題正確答案是：A；
③在C點時，二氧化碳與二氧化氮的濃度相等，根據反應2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，可以知道氮氣的濃度為二氧化碳的一半，所以混合氣體中CO2的體積分數為，NO2的體積分數，N2的體積分數，所以反應的壓強平衡常數Kp===2MPa，
因此，本題正確答案是：2；
(3)2mol碳酸鈉的溶液中加入1mol的HNO2后，得到含有1mol碳酸鈉、1mol碳酸氫鈉和1mol亞硝酸鈉的混合液。由亞硝酸的電離平衡常數Ka=5.1×10－4，H2CO3的Ka1=4.2×10－7，Ka2=5.61×10－11，可判斷水解程度大小順序為CO32－> NO2－，CO32-水解生成HCO3－，水解的程度較小，所以溶液中CO32－離子、HCO3－離子和NO2－離子的濃度大小關系為c(HCO3－)>c(NO2－)>c(CO32－)，
因此，本題正確答案是：c(HCO3－)>c(NO2－>c(CO32－)；
(4)電離常數Kb只隨溫度改變，常溫時，CH3NH2+H2OCH3NH3++OH－，當滴加稀硫酸至c(CH3NH2)=c(CH3NH3+)時，Kb==c(OH-)，即c(OH-)= Kb=10-3.4mol/L，則c(H+)==10-10.6，所以pH=-lg10-10.6=10.6，

因此，本題正確答案是：10.6；
(5) 利用蓋斯定律將②-①可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g)

△H=（－189.2 kJ· mol－1）-（+210.5kJ· mol－1）=-399.7 kJ· mol－1，

因此，本題正確答案是：-399.7。