Question

氮和硫的化合物在工农业生产、生活中具有重要应用。请回答下列问题：

（1）航天领域中常用N₂H₄作为火箭发射的助燃剂。N₂H₄与氨气相似，是一种碱性气体，易溶于水，生成弱碱N₂H₄·H₂O。用电离方程式表示N₂H₄·H₂O显碱性的原因是：________。

（2）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO₄的形成固定下来，但产生的CO又会与CaSO₄发生化学反应，相关的热化学方程式如下：

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

反应CaO(s)+3CO(g)+SO₂(g) ⇌CaS(s)+3CO₂(g)   △H=____kJ· mol^－1

（3）在恒温条件下，1 mol NO₂和足量C发生反应2NO₂(g)+2C(s)N₂(g)+2CO₂(g)，测得平衡时NO₂和CO₂的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：K_c(A) ____K_c(B)(填“<”或“>”或“=”)

②A、B、C三点中NO₂的转化率最高的是____(填“A”或“B”或“C”)点。

（4）已知：亚硝酸(HNO₂)性质和硝酸类似，但它是一种弱酸。常温下亚硝酸的电离平衡常数K_a=5.1×10^－4；H₂CO₃的K_a1=4.2×10^－7，K_a2=5.61×10^－11。在常温下向含有2mol碳酸钠的溶液中加入1mol的HNO₂后，则溶液中CO₃^2－、HCO₃^－和NO₂^－的离子浓度由大到小的顺序是________。

Answer

N2H4·H2O⇌N2H5++OH-（或N2H4+H2O⇌N2H5++OH-） -399.7 = A c(HCO3－)>c(NO2－)>c(CO32－)

【解析】

N2H4·H2O显碱性说明其电离出氢氧根离子，并根据弱碱不完全电离书写其电离方程式。根据盖斯定律分析反应热。根据平衡常数只与温度有关进行分析。根据平衡时浓度越小，说明其转化率越高进行分析。根据碳酸钠和亚硝酸反应生成亚硝酸钠和碳酸氢钠分析反应生成等物质的量的三种物质，根据电离平衡常数分析，碳酸根离子水解程度最大，则溶液中碳酸氢根离子浓度最大，碳酸根离子浓度最小进行排序。

(1) N2H4·H2O显碱性说明其电离出氢氧根离子，且其为弱碱，所以电离方程式为：N2H4·H2O⇌N2H5++OH-（或N2H4+H2O⇌N2H5++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

根据盖斯定律分析，②-①得反应：CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) ⇌CaS(s)+3CO2(g) △H=－189.2-210.5=-399.7kJ· mol－1；

(3) ①平衡常数只与温度有关，在恒温条件下平衡常数相等；

② 平衡时二氧化氮的浓度越小，说明其转化率越大，故A点转化率最高；

(4)碳酸钠和亚硝酸反应的方程式为：Na2CO3+HNO2=NaHCO3+NaNO2，含有2mol碳酸钠的溶液中加入1mol的HNO2反应后生成1mol碳酸氢钠和1mol亚硝酸钠 ，还有剩余的1mol碳酸钠，根据电离平衡常数分析，碳酸根离子水解程度最大，所以三种离子中碳酸氢根离子浓度最大，碳酸根离子浓度最小，即离子浓度关系为c(HCO3－)>c(NO2－)>c(CO32－)。