Question

含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。

（1）氨和肼（N₂H₄）是两种最常见的氮氢化物。

己知：4NH₃(g)＋3O₂(g) 2N₂(g)＋6H₂O(g)  ΔH₁=－541.8kJ/mol，化学平衡常数为K₁。N₂H₄(g)＋O₂(g) N₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH₂=－534kJ/mol，化学平衡常数为K₂。则用NH₃和O₂制取N₂H₄的热化学方程式为_________，该反应的化学平衡常数K=____（用K₁、K₂表示）。

（2）对于2NO(g)＋2CO(g) N₂(g)＋2CO₂(g)，在一定温度下，于1L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反应开始进行。

①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是____（填字母代号）。

A．c(CO)=c(CO₂)           B．容器中混合气体的密度不变

C．v(N₂)_正=2v(NO)_逆         D．容器中混合气体的平均摩尔质量不变

②图1为容器内的压强（P）与起始压强（P₀）的比值（P/P₀）随时间（t）的变化曲线。0～5min内，该反应的平均反应速率v(N₂)= ____，平衡时NO的转化率为____。

（3）使用间接电化学法可处理燃煤烟气中的NO，装置如图2所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式_________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理__________________。

Answer

4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g)  ΔH=＋526.2kJ/mol D 0.006 mol·L－1·min－1 80% 2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O 2NO＋2S2O42－＋2H2O=N2＋4HSO3－

【解析】(1)①4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g)  ΔH1=－541.8kJ/mol，化学平衡常数为K1。②N2H4(g)＋O2(g) N2(g)＋2H2O(g)  ΔH2=－534kJ/mol，化学平衡常数为K2。根据盖斯定律，将①-②×2得：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g)  ΔH=(－541.8kJ/mol)-(－534kJ/mol)×2=＋526.2kJ/mol，该反应的化学平衡常数K=，故答案为：4NH3(g)＋O2(g) = 2N2H4(g)＋2H2O(g)  ΔH=＋526.2kJ/mol； ；

(2)对于2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，在一定温度下，于1L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反应开始进行。

①A．c(CO)=c(CO2)，不表示浓度变化，不能判断是否为平衡状态，故A错误；B．反应中气体的质量不变，体积不变，容器中混合气体的密度始终不变，不能判断是否为平衡状态，故B错误；C．v(N2)正=2v(NO)逆表示，应该是2v(N2)正=v(NO)逆，才表示正逆反应速率相等，故C错误；D．该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，容器中混合气体的平均摩尔质量不变时表示气体的物质的量不变， 说明是平衡状态，故D正确；故选D；

②根据容器内的压强(P)与起始压强(P0)的比值(P/P0)随时间(t)的变化曲线，0～5min内， =0.925，根据阿伏伽德罗定律及其推论， =0.925，平衡时 =0.90，

2NO(g)＋ 2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)

起始(mol) 0.1 0.3 0 0

反应 2x 2x x 2x

5min及平衡 0.1-2x 0.3-2x x 2x

5min时， =0.925，解得x=0.03mol，v(N2)= = 0.006mol·L－1·min－1；平衡时， =0.90，解得x=0.04mol，NO的转化率=×100%=80%，故答案为：0.006 mol·L－1·min－1；80%；

(3)阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子，得电子，生成硫代硫酸根离子，电极反应式为：2HSO3-+2e-+2H+═S2O42-+2H2O；硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO+2S2O42-+2H2O═N2+4HSO3-；故答案为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。