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）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

（3）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。

（4）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________。

Answer 1

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

【解析】

N2H4·H2O顯堿性說明其電離出氫氧根離子，并根據弱堿不完全電離書寫其電離方程式。根據蓋斯定律分析反應熱。根據平衡常數只與溫度有關進行分析。根據平衡時濃度越小，說明其轉化率越高進行分析。根據碳酸鈉和亞硝酸反應生成亞硝酸鈉和碳酸氫鈉分析反應生成等物質的量的三種物質，根據電離平衡常數分析，碳酸根離子水解程度最大，則溶液中碳酸氫根離子濃度最大，碳酸根離子濃度最小進行排序。

(1) N2H4·H2O顯堿性說明其電離出氫氧根離子，且其為弱堿，所以電離方程式為：N2H4·H2ON2H5++OH-（或N2H4+H2ON2H5++OH-）；

(2) 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

根據蓋斯定律分析，②-①得反應：CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g) △H=－189.2-210.5=-399.7kJ· mol－1；

(3) ①平衡常數只與溫度有關，在恒溫條件下平衡常數相等；

② 平衡時二氧化氮的濃度越小，說明其轉化率越大，故A點轉化率最高；

(4)碳酸鈉和亞硝酸反應的方程式為：Na2CO3+HNO2=NaHCO3+NaNO2，含有2mol碳酸鈉的溶液中加入1mol的HNO2反應后生成1mol碳酸氫鈉和1mol亞硝酸鈉 ，還有剩余的1mol碳酸鈉，根據電離平衡常數分析，碳酸根離子水解程度最大，所以三種離子中碳酸氫根離子濃度最大，碳酸根離子濃度最小，即離子濃度關系為c(HCO3－)>c(NO2－)>c(CO32－)。