Question

研究氮及其化合物具有重要意義。請回答下列問題：

（1）脫硝技術可用于處理廢氣中的氮氧化物，發生的化學反應為：

2NH₃(g) +NO(g) +NO₂(g)2N₂(g) +3H₂O(g) △H＜0,反應的氧化劑是________________。

（2）巳知NO₂和N₂O₄可以相互轉化:2NO₂(g)N₂O₄(g) △H＜0，現將一定量的混合氣體通入一恒溫密閉容器中反應,濃度隨時間變化關系如圖所示。則圖中兩條曲線X和Y，表示N₂O₄濃度變化的是____，b、c、d三點的化學反應速率大小關系是______；25min時，曲線發生圖中變化，可采取的措施是_________。

（3）25^℃時,將NH₃溶于水得100 mL0.1 mol • L^－1的氨水，測得pH＝11，則該條件下，NH₃ • H₂O的電離平衡常數Kb＝_______。

（4）已知：N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)  △H＝＋180kJ/mol；

2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g)  △H＝－112kJ/mol；

2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g)  △H＝－221kJ/mol；

C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g)  △H＝－393.5kJ/mol。

則反應4CO(g)＋2NO₂(g)＝4CO₂ (g)＋ N₂(g) △H＝________。

（5）用電化學法可獲得N₂O₅。如圖裝置中，陽極的電極反應式為：N₂O₄＋2HNO₃－2e^－＝2N₂O₅＋2H^＋，則該電解反應的化學方程式為________________。

 

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共14分）（1）NO和NO₂   （2）Y；(c)＝(d)＞(b)；增大NO₂的濃度

（3）×10^－3mol/L（少單位扣1分） （4）－1200kJ/mol（少單位扣1分，少“－”扣1分）

（5）N₂O₄＋2HNO₃2N₂O₅＋H₂↑

【解析】

試題分析：（1）根據反應的方程式可知，氨氣中氮元素的化合價從－3價升高到0價，失去3個電子，因此氨氣是還原劑。NO和NO₂中氮元素的化合價分別從＋2價和＋4價降低0價，得到2個和4個電子，因此氧化劑是NO和NO₂。

（2）由圖可知10～25min平衡狀態時，X表示的生成物的濃度變化量為（0.6－0.2）mol/L＝0.4mol/L，Y表示的反應物的濃度變化量為（0.6＝0.4）mol/L＝0.2mol/L。即X表示的生成物的濃度變化量是Y表示的反應物的濃度變化量的2倍，所以X表示NO₂濃度隨時間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時間的變化曲線；由圖可知，10～25min及30min之后X、Y的物質的量不發生變化，則相應時間段內的點處于化學平衡狀態，因此c和d點的反應速率相等。25min后NO₂和N₂O₄的濃度增大，因此反應速率增大，即b、c、d三點的化學反應速率大小關系是(c)＝(d)＞(b)；根據圖像可知，25min時NO₂的濃度瞬間增大，而N₂O₄的濃度逐漸增大，所以25min時，曲線發生圖中變化，可采取的措施是增大NO₂的濃度。

（3）氨水溶液中測得pH＝11，因此溶液中c(OH^－)＝0.001mol/L，則根據電離方程式NH₃·H₂OOH^－＋NH₄^＋可知，溶液中c(NH₄^＋)＝0.001mol/L，則溶液中c(NH₃·H₂O)＝0.1mol/L－0.001mol/L，所以該溫度下氨水的電離常數Kb＝＝＝×10^－3mol/L。

（4）已知反應①：N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)  △H＝＋180kJ/mol；②：2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g)  △H＝－112kJ/mol；③：2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g)  △H＝－221kJ/mol；④：C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g)  △H＝－393.5kJ/mol，依據蓋斯定律可知，（④×2－③）×2－①－②即得到反應式4CO(g)＋2NO₂(g)＝4CO₂ (g)＋ N₂(g)，所以該反應的反應熱△H＝（－393.5kJ/mol×2＋221kJ/mol）×2－180kJ/mol＋112kJ/mol＝－1200kJ/mol。

（5）電解池中陽極失去電子，發生氧化反應。陰極得到電子，發生還原反應。則陰極是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，陽極是N₂O₄失去電子生成N₂O₅，所以總的反應式是N₂O₄＋2HNO₃2N₂O₅＋H₂↑。

考點：考查氧化還原反應的有關判斷；平衡狀態的判斷以及外界條件對反應速率和平衡狀態的影響；電離常數的計算；蓋斯定律以及電解原理的有關應用等